固定化细胞生物制氢研究进展

综述现有的生物制氢技术研究中,利用光合生物制氢和利用厌氧菌发酵制氢的研究进展.其中,固定化细胞生物制氢菌类包括光合细菌、发酵细菌和混合菌培养等.阐述固定化细胞生物制氢中包埋法和吸附法载体及发酵制氢所用的原料,最后展望固定化细胞生物制氢的发展方向.     

生物制氢系统产氢菌的富集培养与分离技术

从生物制氢反应器中富集、分离培养发酵产氢细菌并发挥其最大产氢能力，可以提高高浓度有机废水制氢系统的产氢性能。采用活性污泥混合培养发酵反应器和设计培养基研究产氢菌的富集培养和分离。将连续流发酵法生物制氢系统的运行参数调整如下：pH值为4．0～4．2，温度为35～38℃，氧化还原电位（ORP）为-100mV，反应器运行40～50d，使之达到产氢最佳的乙醇型发酵阶段，初步富集以产氢菌为优势群落的活性污泥；以葡萄糖、果糖和麦牙糖为碳源，以蛋白胨和牛肉膏为氮源，设计HPB—LR培养基，严格厌氧条件下，可以有效地富集培养产氢发酵细菌。采用改良Hungater技术、厌氧管斜面法和平板培养瓶厌氧技术等3种厌氧培养技术分离培养产氢菌效果最佳。获得产氢菌94株，这些菌株经过筛选鉴定，获得3株高效产氢菌。这些菌株为发酵法生物制氢工程提供了宝贵的微生物种质资源。     

厌氧发酵产氢的关键生态因子强化研究进展

近年来,生物制氢技术发展迅速。从生态因子的角度出发,综述了厌氧发酵生物制氢的关键生态因子(生物因子及非实物因子)强化研究进展,并对发酵产氢的前景进行了展望,提出了其今后的研究方向。     

纤维素与清洁能源

本文介绍了纤维素在乙醇的发酵制备、生物制氢、沼气的发酵制备、生物柴油等方面的应用，存在的问题以及解决方法．说明了纤维素在清洁能源方面具有巨大的应用价值．     

表征发酵产氢活性污泥效能的碘硝基四唑紫-比脱氢酶活性及其检测

目前,评价有机废水发酵法生物制氢系统产氢效能的指标,一般采用挥发性景浮固体fMLVSS)与总悬浮固体(MLSS)的比值(MLVSS/MLSS)、MLVSS的比产气(氢)速率及COD去除率等参数,但均存在不同程度的缺陷.为寻求评价发酵制氢活性污泥系统产氢效能的合理指标,以脱氢酶检测的碘硝基四唑紫(INT)法为基础,以发酵产氢系统的絮状活性污泥为样品,确立并优化了INT-比脱氢酶活性的检测与计算方法,并对比脱氢酶活性与发酵制氢系统的产氢效能进行了相关性分析.结果表明,INT-比脱氢酶活性检测的适宜条件是:在容积为10 mL的离心管中.先后加入一定浓度的污泥样品0.3 mL、19.8 mmol/L INT溶液1 mL、pH5乙酸钠缓冲剂1.5 mL.45℃暗处振荡反应30 min;反应终止剂选用98%的浓硫酸,萃取溶剂为无水乙醇,438 nm测定吸光度;检测污泥样品(MLVSS,挥发性悬浮固体)浓度可以在3.5～12.5 g,L范围内选定.絮状发酵产氢活性污泥的INT-比脱氢酶活性与比产氢速率非常高度相关,可以客观准确地反映厌氧生物制氢系统污泥的产氢活性.     

玉米秸秆厌氧生物发酵制氢的特性研究

以玉米秸秆作为发酵底物,牛粪堆肥作为菌种来源,进行了30 L规模生物发酵制氢的特性研究.主要对底物发酵过程产氢途径进行分析,由液相末端发酵产物确定发酵类型.通过检测实验过程中发酵液的成分,分析了产氢的影响因素,并提出了持续稳定产氢的适宜方法.实验结果显示,玉米秸秆厌氧发酵制氢为丁酸型发酵,产氢反应过程中产氢量与微生物的生长特性紧密相关.     

生物发酵过程的在线检测及控制的技术进展

生物发酵工程是指在合适的PH酸碱度值、阳光照射度、培养基、通气量、搅拌等条件下,对生物进行培养发酵,利用微生物的一些特点,使用现代的工程技术对微生物进行生产,培育出对人类有用的物质,也可以将微生物适用于工业生产的技术体系.这种生物发酵工程的主要内容是工业生产菌株的选育、最佳发酵条件的选择与控制、生化反应器(发酵罐)的设计和产品的分离、提取和精制等过程.生物发酵工程是生物及化学相结合的反应过程,要对这种反应进行合理的在线检测以及控制,才可以认识生物发酵的全过程,这对于研究生物的新陈代谢有着重要的意义.该文对生物发酵过程进行在线检测及控制,探究生物发酵技术的发展过程.     

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).     

有机废液在超临界水中气化制氢的实验研究

以麦秆发酵制氢产生的有机废液为实验原料,在管式连续流反应器中进行了超临界水气化制氢的实验研究.考查了温度、压力、浓度对气化效果的影响.实验表明利用生物质发酵制氢残液在超临界水中气化,可以实现制氢与制污的双重目的.     

固体氧化物电解水制氢系统效率

电解水与高效清洁一次能源耦合制氢,是理想的大规模制氢技术。该文建立了电解水制氢系统效率评估模型,并通过该模型对碱性、固体聚合物电解池(SPE)及固体氧化物电解池(SOEC)制氢系统总制氢效率进行了计算与分析。碱性制氢系统电解效率与总制氢效率均较低,分别为56%和25%;SPE制氢系统电解效率虽有提高约76%,但其总制氢效率仍较低约35%;而SOEC制氢系统电解效率可达90%以上,总制氢效率高达55%,分别是SPE与碱性制氢系统的1.5和2倍。高温气冷堆耦合的SOEC电解制氢系统是目前已知总制氢效率最高的大规模制氢系统。     

Recent advances in fermentative biohydrogen production

Hydrogen energy, as a kind of clean energy with great potential, has been a hotspot for study worldwide. Based on the recent research on biohydrogen production, this paper gives a brief review on the following aspects： fermentative hydrogen production process and the engineering control statagy, key factors affecting the efficiency of hydrogen production, such as substrates, cysteine, metal ions, anaerobic fermentation terminal products, and formic acid and ammonia. Moreover, anaerobic fermentative hydrogen-producing strain and regulation and control of enzyme gene in fermentative hydrogen production are also discussed. Finally, the prospect of anaerobic fermentative biohydrogen production is proposed in three study areas, namely developing new techniques for breeding hydrogen-producing bacteria, exploitations of more strains and gene resources, and intensifying the application of microbial molecular breeding in hydrogen production.     

Recent advances in fermentative biohydrogen production

Hydrogen energy, as a kind of clean energy with great potential, has been a hotspot for study worldwide. Based on the recent research on biohydrogen production, this paper give a brief review on the following aspects: fermentative hydrogen production process and the engineering control statagy, key factors affecting the efficiency of hydrogen production, such as substrates, cysteine, metal ions, anaerobic fermentation terminal products, and formic acid and ammonia. Moreover, anaerobic fermentative hydrogen-producing strain and regulation and control of enzyme gene in fermentative hydrogen production are also discussed. Finally, the prospect of anaerobic fermentative biohydrogen production is proposed in three study areas, namely developing new techniques for breeding hydrogen-producing bacteria, exploitations of more strains and gene resources, and intensifying the application of microbial molecular breeding in hydrogen production.     

光生物产氢研究进展

光生物产氢利用光合微生物将太阳能转化为氢能,是生物产氢领域的一个重要发展方向.光合产氢生物主要包括蓝细菌、绿藻、光合细菌等3大类,它们的光生物产氢都有其各自的途径和机理,含有氢代谢相关的酶类(氢酶或固氮酶).光生物产氢反应器有管道式、板式和圆柱状等类型.提高光合产氢效率、降低光合产氢成本,是实现光生物产氢技术应用化的关键.     

微波预处理对泔脚发酵产氢的影响

采用经热（80℃,15 min）预处理的城市生活垃圾厌氧消化污泥为接种物,考察了600 W的微波作用下,经过0,1,2,4和8 min的微波预处理的泔脚的中温（36℃）批式发酵产氢,并借助CurveExpert1.3软件对实验结果用修正的Compertz模型进行拟合.结果表明：不同长度的微波预处理时间对泔脚发酵产氢具有不同程度的促进作用,4 min是转折点;结合能量衡算,2 min的微波预处理表现出更大的产氢优越性,其产氢延迟时间λ、最大比产氢率、产氢率分别为2.51 h,13.33 mL/（g.h）,215.11 mL/g.发酵产氢结束后,产氢发酵液中乙酸和丁酸的质量分数之和占挥发性脂肪酸的比例大于79.3%,呈现典型的丁酸型发酵.     

活性污泥以木糖为碳源产氢发酵的工艺条件

木质纤维素是农作物秸秆的主要组成部分,木糖是木质纤维素水解后的重要单糖之一。本文以木糖为碳源研究了木糖浓度、接种量、发酵温度、和培养基的初始pH值对厌氧污泥发酵产氢量、产氢速率及木糖产氢效率的影响。研究结果表明,木糖浓度、接种量、发酵温度、初始pH值是影响活性污泥发酵产氢的4个重要因素。厌氧污泥发酵产氢的最适木糖浓度为3g／L,最适接种量为25％（体积百分比）,最适初始pH值为7—8,最适温度为35℃。     

Partial Characteristics of Hydrogen Production by Fermentative Hydrogen-producing Bacterial Strain B49

0　IntroductionHydrogenproducedbymicroorganismsisrecog nizedasaclean ,efficient ,sustainableandabundantenergyinthefuture .ManystudiesonbiohydrogenproductionhavebeenreviewedbyNandietal[1] .andbyBenemann[2 ] .EnterobactercloacaeIIT BT0 8iso latedfromleafextractbyKumar[3] hadanexcellentabilityto producehydrogenat 2 9.6 3mmolH2 / gdrycell·h .EnterobacteraerogensstrainE .82 0 0 5iso latedfromleavesofMilabilisjalapabyTanisho[4 ] ,evolvedhydrogenat 17mmolH2 / gdrycell·h .Enter obacteraerogens…     

The start-up of biohydrogen-producing process by bioaugmentation in the EGSB reactor

Expanded granular sludge bed (EGSB) reactor and bioaugmentation were employed to investigate biohydrogen production with molasses wastewater. The start-up experiments consisted of two stages. In the first stage (0～24d) seeded with activated sludge, the butyric acid type-fermentation formed when the initial expanding rate, organic loading rate (OLR), the initial redox potential (ORP) and hydraulic retention time (HRT) were 10%, 10.0 kg COD/(m3·d), - 215 mV and 6.7 h, respectively. At the beginning of the second stage on day 25, the novel hydrogen-producing fermentative bacterial strain B49 (AF481148 in EMBL) were inoculated into the reactor under the condition of OLR 16. 0 kg COD/(m3·d), ORP and HRT about - 139 mV and 6.7 h, respectively, and then the reaction system transformed to ethanol-type fermentation gradually with the increase in OLR. When OLR, ORP and HRT were about 94.3 kg COD/(m3·d), -250 mV and 1.7 h, respectively, the system achieved the maximum hydrogen-producing rate of 282.6 mL H2/L reactor· h and hydrogen percentage of 51%～53% in the biogas.     

糖蜜的可发酵性与制氢条件

为了提高糖蜜的可发酵性和氢转化率,采用批式发酵法研究了糖蜜前处理过程和发酵条件对Ethanoligenens sp B49生长和产氢的影响。结果表明去除煮沸驱氧过程可以大大提高Ethanoligenens sp B49发酵糖蜜产氢的性能和糖蜜的氢转化率。Ethanoligenens sp B49细胞生长和产氢的最佳COD为20.6g/L,可发酵糖蜜的最大耐受COD为41.2 g/L,酵母粉可以大大提高糖蜜的生物可利用性和比产氢率。COD为20.6g/L,外加酵母粉浓度为4g/L是Ethanoligenens sp B49发酵糖蜜产氢的最佳条件,单位体积产氢量达到78.97mmolH2/L培养基,比对照提高了76.2%。本研究改进糖蜜发酵前处理方法和发酵条件,可以大大提高了糖蜜制氢的生物可发酵性和比产氢率。