玉米秸秆发酵产氢研究

传统能源储量日益减少以及能源需求的不断增长使21世纪的能源问题面临巨大的挑战,人们越来越认识到可再生能源的巨大潜力和发展前景。利用农业固体废弃物和污泥联合厌氧发酵制氢,既可解决农业废物和污泥的环境污染问题,又可制备清洁的燃料能源,因此具有非常重要的研究价值。以厌氧活性污泥为接种物,以玉米秸秆为发酵底物进行发酵产氢实验,研究了不同秸秆粒径、预处理方法、发酵液pH值和金属离子对玉米秸秆发酵产氢速率以及产氢气量的影响。结果表明：玉米秸秆粒径越小越利于发酵产氢;经过H2SO4预处理后,玉米秸秆单位总产氢量大于经NaOH预处理样品;pH值为6左右可以提高玉米秸秆的发酵产氢气速率;Fe2＋和Mg2＋对发酵产氢效果有一定的影响。     

预处理温度对玉米秸秆暗发酵制氢性能的影响

为了比较不同预处理温度对玉米秸秆暗发酵制氢性能的影响,在不同温度（40、80、120、160 ℃和200 ℃）下,采用1% H₂SO₄和2% NaOH两种试剂分别对玉米秸秆进行预处理,再进行中温暗发酵实验,接种物来源于以猪粪为原料的厌氧消化后的沼液。结果表明：最佳的预处理条件为80 ℃下,采用1% H₂SO₄对玉米秸秆预处理60 min,其单位总固体（TS）产氢量达到27 mL/g,比未预处理玉米秸秆提高了56.27%,且最大产氢速率最高可达到15.42 mL/h,比未预处理玉米秸秆的最大产氢速率提高了83.57%。玉米秸秆产氢最适宜的pH值范围为5.0~5.5,不同预处理温度会对产酸量和产酸的组分造成影响,发酵类型均为丁酸型发酵。因此,预处理温度是影响暗发酵制氢性能的一个重要因素。     

四种预处理方法对混合菌产氢特性的影响

以木质纤维素水解后的主要单糖D-木糖为底物,研究了酸处理、碱处理、热处理、红外照射处理对取自沼气发酵池的混合菌发酵制氢过程中的产氢量和产氢速率的影响.实验结果表明:四种预处理方法都可以提高产氢量和产氢速率.最佳的热处理条件为100℃,20～50 min.该条件下累计产氢量和最大产氢速率较未处理的混合菌发酵分别提高约30...     

Ethanoligenens harbinense R3的培养特性与产氢机理

从连续流生物制氢反应器中分离出一株乙醇型产氢细菌Ethanoligenens harbinense R3,进行培养及产氢效能实验.采用间歇培养,研究了初始pH值和温度对发酵产氢细菌R3的产氢效能,产氢细菌R3为嗜中温发酵细菌,温度为30 ℃时,产氢代谢酶活性较高,最大产氢量为1 862 mL/L.采用不同的发酵基质,对R3以红糖、淀粉以及糖蜜废水进行产氢实验,结果表明,产氢细菌R3能够利用这些底物进行细菌自身的营养和能源需要,进而利用这些有机物进行产氢,但是对淀粉产氢代谢的作用较低.     

豆制品加工废水生物制氢系统启动与运行优化

采用上流式厌氧污泥床反应器(UASB)作为反应装置,以颗粒活性炭为污泥载体进行污泥固定化,以豆制品加工废水为发酵底物,考察系统启动过程运行特性及水力停留时间(HRT)对系统运行性能的影响.研究表明,通过调控系统pH值可在20 d达到污泥固定化生物制氢系统的稳定持续产氢运行状态,并通过优化系统HRT条件可实现生物制氢系统的最大产氢量6. 3 L·L~(-1)·d~(-1).     

预处理方法对细菌降解玉米秸秆产氢能力的影响

为提高细菌降解玉米秸秆产氢能力,实验研究了酸化汽爆预处理、硫酸预处理、氢氧化钠预处理和氨水预处理4种预处理方法对细菌Clostridium sp.X9降解玉米秸秆发酵产氢能力的影响.结果表明,酸化汽爆为最佳的预处理方式.在酸化汽爆预处理条件为硫酸体积分数1%、汽爆温度121℃和汽爆时间2 h时,纤维素降解产氢细菌Clostridium sp.X9利用酸化汽爆玉米秸秆产氢获得的最大产氢率和玉米秸秆降解率分别为6.4 mmol/g和47.8%.液相代谢末端产物主要为丁酸、乙酸和乙醇.     

利用克雷伯氏菌进行同步糖化发酵产氢的研究

氢作为一种清洁的能源引起了人们的普遍重视.实验以产酸克雷伯氏菌(Klebsiella oxytoca)HP1为产氢菌株,以稻草粉为产氢底物,进行同步糖化发酵(Simultaneous Saccharification and Fermentation,SSF)产氢.对影响同步糖化发酵产氢的单因子进行试验,选取对氢产率影响较大的因子:温度、pH、纤维素酶用量等进行L9(34)正交试验.结果表明同步糖化发酵产氢的最佳条件为:温度40℃,pH6.5,纤维素酶用量为20FPAU/g稻草粉,摇床转速100r/min,发酵时间42h.在该条件下的最大氢产率为110.6mL/g稻草粉,稻草粉的氢转化率为22%.进行了10L放大发酵产氢试验,最大氢产率为122.3mL/g稻草粉,氢转化率为24.3%.与分步糖化发酵(Separate Hydrolysis and Fermentation,SHF)产氢相比,氢产率提高34.4%.研究表明,利用同步糖化发酵工艺可以提高生物制氢的产量和得率.     

固定化包埋细胞颗粒填充床光生物制氢反应器内的多相传输模型

包埋细胞颗粒填充床光生物制氢反应器内是带有气液两相流动、底物及产物扩散、颗粒内生化反应的复杂生化反应体系．文中建立了包埋细胞颗粒填充床内含生化反应的多元多相流动及传输特性的多相混合模型，并发展了包埋细胞颗粒光生物制氢反应器底物降解和光合产氢的理论计算方法．模型的理论预测值与填充床反应器底物降解和光合产氢特性实验结果基本符合．     

活性污泥制氢系统中发酵细菌的分离与鉴定

分离鉴定高效产氢发酵细菌是发酵发生物制氢技术的重要前提,利用Hungater技术与宽体窄颈培养瓶平板技术,以及LM-1和HPB-LR培养基分离鉴定厌氧发酵产氢细菌获得六株产氢细菌,葡萄糖是他们最适宜的底物.他们的产氢代谢为乙醇发酵型.产氢细菌发酵液相末端产物分析表明乙醇和乙酸占其总代谢产物的95?%.生理生化和形态学特征分析表明它们属于一种特殊的微生物类群.16SrDNA碱基序列分析表明它们可以划分为新的种属.     

热化学预处理玉米秸秆制备沼气发酵原料

由于木质纤维素原料的特殊结构,导致其在发酵过程中存在发酵启动慢、易结壳、原料利用率低等问题.以玉米秸秆为发酵原料,利用流化床热解反应器在200℃下对其进行了热化学预处理,并对预处理前后玉米秸秆的木质纤维素含量进行了测定.采用扫描式电子显微镜对处理后的玉米秸秆进行了微观结构表征.结果表明:处理后的玉米秸秆其木质素含量远低于未处理玉米秸秆,去除率达到32.57%;经过热化学预处理的玉米秸秆表面结构变得松散且有孔洞产生.实验证明热化学预处理利于发酵,能够提高产气速率,增加产气量.     

通气提高Klebsiella oxytoca HP1发酵产氢

研究了Klebsiella oxytoca HP1在不同通气条件下的生长和放氢特性．批式发酵实验结果表明：通氩气放氢效果最好，通二氧化碳放氢效果最差．提高氩气通气速率能显著提高产氢量。0．25L／Lmin条件下的产氢量达到1155mL是不通气时的2．41倍，但通气也影响延迟期的长短。氩气通量应该与微生物生长阶段相匹配．代谢产物分析表明：K．oxytoca HP1呈混合酸发酵特性，主要代谢产物有乙酸、乙醇、乳酸和2，3-丁二醇，氩气通气速率明显影响丙酮酸节点的代谢途径和通量，从高通气条件到不通气条件，代谢主要途径按乙酸途径→乙醇途径→乳酸途径的次序转变，通气速率是K．oxytoca HP1发酵产氢的重要调控因子．     

酸木瓜籽产沼气潜力的实验探究

以污水处理厂活性污泥为接种物,以提油后的酸木瓜籽为发酵原料,按一定比例配制成浓度为6%的发酵液在30℃进行批量发酵,测定原料发酵前后的总固体（TS）含量、挥发性固体（VS）含量、pH值和日产气量.结果表明,以提油后的酸木瓜籽为发酵原料发酵,第1天即开始产气,且产气量达到310mL,但甲烷含量低,不能燃烧,第2~6天出现酸化现象,停止产气,随后体系恢复正常连续产气至结束,发酵至第20天的产气量占总产气量的81%左右.酸木瓜籽的TS利用率为27.26%,VS利用率为19.2%,其产气潜力为178g/mL（TS）和185g/mL（VS）.     

产蛋白酶和淀粉酶菌株的筛选及其发酵产酶特性研究

利用酪蛋白固体平板分离培养基、淀粉平板分离固体培养基初筛,液体发酵产酶培养基摇瓶复筛相结合,从实验室保藏的真菌茵株中筛选出一株产蛋白酶的真茵菌株和一株产淀粉酶的真茵茵株,对其固态发酵特性进行了研究．结果表明：蛋白酶产酶高峰为24h,酶活力达到3760tJ／g;淀粉酶产酶高峰为32h,酶活力达到0．405u／g．     

废弃烟叶厌氧消化的实验探究

为获得废弃烟叶的厌氧消化规律,实验采用全混合批量发酵模式,在30℃、料液浓度为4.70%及初始pH为7.0的条件下,对废弃烟叶进行了厌氧消化的探索性研究。结果表明,废弃烟叶的厌氧发酵历时20d,总产气量为2345mL,产气主要集中在前8d,达1700mL,但均不能点燃;第9～20d所产的气体能点燃,但仅有645mL.从实验结果得知,废弃烟叶对厌氧微生物有抑制作用,不能单独用来启动沼气发酵。     

pH dependency of hydrogen fermentation from alkali-pretreated sludge

LARGE AMOUNT OF EXCESS SLUDGE IS PRODUCED IN CON-VENTIONAL ACTIVATED SLUDGE PROCESSES FOR WASTEWATER TREATMENT.THE PROCESSING AND DISPOSAL OF THE EXCESS SLUDGE IS CURRENTLY BECOMING AN IMPORTANT PROBLEM FORMANY WASTEWATER TREATMENT PLANTS.ANAEROBIC DIGEST…     

果米双菌共酵制造苹果醋的工艺研究

以苹果、大米为原料,探讨快速生产苹果醋的工艺.酒精发酵的最佳关键技术条件:质量比为l∶1的苹果汁和大米糖化液的总糖浓度调整到13°Bx,加入0.15%(NH4)2SO4、0.15%KH2PO4、0.1%MgSO4,灭菌后25.5℃培养,酵母发酵最佳周期为100 h,可生产出酒精度为8.0%的酒精液.醋酸发酵的最佳关键技术条件:发酵初始酒精度为5.5%,接种量为7%(先接醋酸菌DT-2 4.2%,后接AD1为2.8%),培养温度28℃,摇瓶转速120 r/min,初始pH 5.5,发酵时间为6 d,苹果醋发酵过程中理想的加糖方式为分次加糖,产品质量和口感最佳.采用双菌共酵生产苹果醋,为苹果醋的生产提供更为广泛的原料来源,降低了生产成本,保证了苹果醋的风味和营养.     

热处理对餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响

餐厨垃圾中有机物含量高,以沼渣为产氢菌种来源,利用餐厨垃圾为原料研究厌氧发酵制备氢气,研究通过热处理沼渣对餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响。结果表明,餐厨垃圾是理想的厌氧发酵产氢底物,热处理能够有效的抑制耗氢微生物的活性,提高产氢气浓度。未加热处理发酵产气量大,氢气最大浓度为29%;100℃加热处理15 min发酵产氢气最大浓度为38%,产气量大;100℃加热处理30 min发酵产氢气最大浓度为35%,产气量下降。以餐厨垃圾为发酵底物微生物产氢发酵的最佳p H值为5.0~6.0。     

微生物发酵产生鸢尾酮的初步研究

对微生物发酵鸢尼新鲜根状茎产生鸢尾酮香气的情况进行了初步探讨．试验表明，用真菌Ｒｈｉｚｏｐｕｓｏｒｙｚａｅ的９４Ｙ－０１进行固体发酵有利于鸢尾酮香的产生；报道了固体发酵的有关培养温度，培养基，接种量，培养时间等工艺条件．从发酵物提取得到的净油及凝脂，经薄层分析及ＧＣ／ＭＳ分析与嗅评，其理化指标与香气情况同传统产品类似，含有鸢尾酮．     

牛粪、羊粪及混合发酵产氢能力的比较研究

运用间歇实验方法,以蔗糖为底物,在浓度为20g／L时,研究了预处理牛粪、羊粪及混合发酵的产氢能力。结果表明,在37℃和初始pH7．0时,发酵液中堆肥的液固质量比为2．5：1,产氢能力最大的为牛粪和羊粪的混合发酵,其质量比为1：3,此时混合发酵的比产氢能力为136mL／g（蔗糖）。