葡萄糖对莱茵衣藻生长和产氢的影响

通过在莱茵衣藻的培养基中添加葡萄糖,考察了葡萄糖对莱茵衣藻生长及产氢的影响。结果表明,在Tris Acetate Phosphate (TAP)培养基中添加葡萄糖对莱茵衣藻生长有利,最佳葡萄糖浓度为03g/L,藻细胞数和叶绿素浓度分别提高了12.8％和16.4％。在产氢培养基中,添加葡萄糖对莱茵衣藻产氢也有促进作用,氢气产量提高了27％。     

氯化铝对脱水污泥超临界水气化产氢的影响

如何选择或开发合适的催化剂以提高产氢量成为污泥超临界水气化技术,是实现实际应用的关键。选取氯化铝(AlCl_3)作为催化剂,以污水厂脱水污泥为对象,采用间歇式高温高压反应釜,在400℃、24 MPa、30 min的条件下进行超临界水催化气化实验。分析AlCl_3对脱水污泥超临界水气化产氢以及关键产物的影响,探讨AlCl_3的催化机理。结果表明,AlCl_3能够显著促进脱水污泥超临界水气化产氢,在6wt%添加量下氢气产率达到11.52 mol/kg OM,比不添加提高了近43倍。AlCl_3的添加会促进小分子有机物聚合生成酚类物质,抑制小分子聚合生成焦炭。AlCl_3催化机理是水解生成HCl和A_l2(OH)_3。HCl作为酸性水解剂,促进污泥中碳水化合物在亚临界条件下水热解转化成小分子物质,并进一步在超临界条件下气化产生氢气;Al_2(OH)_3作为碱性化合物催化剂,促进水气转化反应促进产氢,二者共同作用促进脱水污泥超临界水气化产氢。     

活性污泥的热处理及其发酵产氢特性

为消除发酵生物制氢系统接种污泥中的耗氢菌,加速系统的启动进程并提高产氢效能,以易得的城市污水处理厂的好氧活性污泥为对象.通过间歇发酵试验,探讨了经65℃、80℃、95℃、110℃处理后的污泥的产氢特性.葡萄糖间歇发酵试验证明,在初始pH 7.0、葡萄糖浓度10 000 mg/L、污泥接种量2 g MLVSS/L(Mixed Liquor Volatile Suspended Solids,MLVSS,混合液挥发性悬浮固体浓度)等条件下,由热处理后的活性污泥构建的发酵系统,其产氢量均大于未经处理的活性污泥反应系统.其中,经65℃处理过的活性污泥具有更高的发酵产氢性能,在72 h的发酵过程中,其累积产氢量为92.53 mL,活性污泥的比产氢率为8.36 mmolH2/gMLVSS,葡萄糖的氯气转化率达到1.08 mol/mol.处理温度不同,活性污泥发酵葡萄糖的液相末端产物也存在差异,经65℃和80℃处理过的活性污泥,末端发酵产物以丁酸和乙酸为主;经95℃和110℃处理过的活性污泥,则表现为混合酸发酵.活性污泥的热处理,对其中的同型产乙酸菌无抑制作用.     

十六烷基三甲基溴化铵强化产氢发酵

微生物发酵产生的生物气要经过细胞膜释放出去,产氢菌胞外膜的通透性影响产氢发酵过程。本文研究了十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对混合菌胞外膜通透性和厌氧产氢发酵过程的影响。研究结果表明:浓度大于0.009 5 g/L的CTAB可有效提高混合菌胞外膜的通透性;浓度小于0.045 0 g/L时,CTAB对发酵终端的生物量和pH无明显影响;在0.009 5⁰.027 0 g/L的CTAB条件下,发酵体系的产氢速率和累计产氢量随着CTAB浓度的增加而增加;在0.027 0 g/L的CTAB条件下,获得最大产氢速率19.6 mL/h和最大产氢效率13.6 mmol每克木糖,分别较未添加CTAB时提高44%和38%;在0.045 0 g/L的CTAB条件下,混合菌产氢能力受到明显抑制。这些研究结果表明:合适浓度的CTAB可以作为一种高效的生物活化剂用于强化厌氧产氢发酵。     

预处理对造纸污泥和餐厨垃圾混合发酵的影响

为揭示联产氢气和甲烷复合工艺中预处理对物料液化水解率及系统产气性能的影响,利用不同浓度的酸(H2SO4)、碱(NaOH)预处理造纸污泥和餐厨垃圾混合物,在中温-高温条件下将预处理后的物料进行混合发酵联产氢气和甲烷,研究了不同浓度的酸/碱预处理后,造纸污泥和餐厨垃圾混合发酵联产氢气和甲烷性能.结果表明:酸/碱预处理对物料产生了明显的水解作用,物料中的大分子物质被降解为小分子颗粒;预处理对混合发酵产氢阶段具有明显的促进作用,其中以添加10%NaOH(以物料总固体计)的碱预处理效果最佳,其氢气产率较未经预处理的对照(CK)提高了50.20%,挥发性固体(VS)去除率达到了16.06%;预处理在产氢后的产甲烷阶段对甲烷产率没有明显的促进作用,各反应器的甲烷产率与CK相近或低于CK,VS总去除率也以CK为最高.     

生物厌氧产氢接种污泥的预处理研究进展

系统概述了热、酸、碱、化学抑制剂、曝气、冲击负荷等预处理方法对接种污泥中耗氢菌和产氢菌的选择性抑制机理,并对比分析了各自的产氢特性.由于接种污泥选取的种类、产氢底物的种类和浓度、温度、pH以及采用的反应器类型等不同,不同研究者得出的最佳预处理方法存在差异.目前的研究多集中在以葡萄糖或蔗糖等纯物质作为厌氧产氢的底物,建议今后以实际有机废水作为生物厌氧产氢的底物,以进一步研究不同接种污泥预处理方法对产氢的影响.     

含油污泥气化特性

针对含油污泥处理方式中存在处理不彻底、资源浪费等缺点,开展含油污泥气化试验研究。在实现废弃物减量化处理的同时回收H₂、CO等CH₄等可燃气,试验采用水蒸气作为气化剂,在水平管式炉上研究气化温度为600、700、800和900℃,水蒸气与含油污泥质量比(r_HO)为0.1、0.3和0.5时含油污泥气化反应特性和产物性质。结果表明：气化温度和r_HO提高有利于含油污泥气化产氢;当气化温度900℃、r_HO为0.3时,8 g含油污泥的产氢量最高达到388.02 mL/min,在产生气体中占比达76%。     

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℃。     

有机物添加对山西太岳山油松林土壤呼吸及碳组分的影响

【目的】 探讨添加不同类型有机物对油松林土壤有机碳组分及土壤呼吸的影响,为预测山西太岳山油松林生态系统中土壤的碳收支平衡提供参考。【方法】 采用随机区组设计,以山西太岳山油松林地表的平均自然凋落物量为标准,向油松林地0~20 cm土壤中分别添加生物炭(BC)、玉米秸秆(JG)、辽东栎叶(LD)和油松叶(YS)等4种类型有机物,使用LI-8100 CO₂通量全自动测量系统对有机物添加条件下的土壤呼吸速率进行连续测定,并对各处理的土壤有机碳(SOC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化碳(ROC)、可溶性有机碳(DOC)含量进行监测,结合土壤呼吸与土壤有机碳及其组分之间的关系,探讨添加有机物对山西太岳山油松林土壤呼吸及碳组分的影响。【结果】 ①向土壤中添加BC显著降低了土壤呼吸速率,添加JG后土壤呼吸速率较CK显著提高了11.67%。,其余处理与CK差异不显著。在2014年7—11月和2015年5—10月,不同添加物处理间土壤呼吸速率从大至小表现为JG>LD >YS>CK。②有机物添加下土壤SOC含量随时间的增加有上升的趋势,在2014年8月,添加JG后显著提高了土壤SOC、MBC、ROC、DOC含量,添加BC显著提高了土壤MBC含量,添加LD和YS显著提高了土壤SOC和MBC含量。在2014年10月,添加JG显著提高了土壤SOC、MBC、ROC、DOC含量,添加LD显著提高了土壤MBC和ROC含量,添加YS显著提高了土壤SOC、MBC含量。在2015年3月,添加JG显著提高了土壤SOC、MBC和ROC含量,添加LD显著提高了土壤ROC含量。2015年5月,添加JG显著增加了土壤MBC含量。③与对照相比,添加BC后土温10 ℃时的土壤呼吸速率(R₁₀)显著降低了18.01%,添加YS后R₁₀显著增加了30.88%,添加其他有机物对温度敏感性系数(Q₁₀)和R₁₀没有显著影响。④土壤呼吸速率与土壤温度、SOC、MBC、ROC和DOC含量显著正相关。【结论】 添加有机物显著影响土壤碳动态和土壤温湿度,这些都会对土壤CO₂排放产生显著影响,添加JG对土壤有机碳及其碳组分的提高效果最显著,但土壤呼吸速率最高,不利于碳的储存;添加LD可增加土壤活性有机碳含量,短期内可明显改善土壤有机碳库质量;添加BC可在短期内提高土壤微生物生物量碳含量,并显著降低土壤呼吸速率,减少土壤CO₂排放的效果最好。     

UASB生物制氢反应系统生物强化作用研究

采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器,以糖蜜废水为底物,利用厌氧活性污泥发酵产氢.向反应器中投加高产氢微生物产酸克雷伯氏菌HP1,探讨了生物强化作用对反应器产氢能力的影响.研究表明:在污泥接种量为30.0 gVSS/L、启动负荷为6.0 kgCOD/(m3·d)、水力停留时间(HRT)为9 h、投菌量为3%的条件下对生物制氢系统进行强化,可使反应系统产氢能力提高25%,并形成丁酸型发酵产氢,液相末端发酵产物中丁酸和乙酸的含量占挥发酸总含量的63%以上,气相中氢气含量在40%～52%之间,最大产氢量达4.52 L/d.     

巴豆醛水解酸化毒性试验影响因素

总挥发性脂肪酸（total volatile fatty acid,TVFA）和产酸抑制率是评价有毒有机物对水解酸化毒性的重要指标。本研究以巴豆醛为毒性物质,考察基质浓度、污泥浓度、pH对水解酸化毒性试验的影响,采用气相色谱测定挥发性脂肪酸（volatile fatty acid,VFA）,分析产酸情况的变化。结果发现,有机物浓度/微生物浓度（Food/microorganism,F/M）增大至1.47时,TVFA随之增加,F/M继续增大时,因乙酸含量上升导致TVFA略有降低;产酸抑制率随F/M增大而急剧升高,在F/M大于1.47后升高变缓,并于F/M为2.21后基本达到稳定;随着污泥浓度的增加,TVFA略有降低,产酸抑制率在污泥浓度为2.42~4.84 g/L时较高,随后随污泥浓度升高而急剧降低;TVFA和抑制率在pH为7~9范围内均较高。较高的TVFA和产酸抑制率可更好的表征水解酸化毒性,因此水解酸化毒性试验适宜的F/M为1.47~2.21,污泥浓度为2.42~4.84 g/L,pH为7~9。     

Ca(OH)2对生物质水蒸气气化制氢的影响

提出一种新型的生物质水蒸气气化制氢方法.该方法在生物质水蒸气气化过程中添加CO2吸收剂,旨在通过吸收CO2促进产氢反应向着氢气产生方向进行,从而提高产氢量.分析了Ca(OH)2、水蒸气、温度和保持时间对产氢量以及产气组分百分比的影响,结果表明:在生物质水蒸气气化过程中添加CO2吸收剂能显著提高产氢量;随着Ca(OH)2的增加产氢量先升高后略微降低,Ca(OH)2对水煤气反应的影响要明显强于对甲烷水蒸气重整反应的影响;产氢量随水蒸气的增加先升高后降低;产氢量随温度的升高迅速增加;充足的保持时间可以使制氢反应进行彻底.     

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.     

污泥-生活垃圾混合填埋体降解产气过程

通过室内实验研究了不同污泥添加量条件下污泥-生活垃圾混合填埋体的产气过程,并建立了污泥-生活垃圾降解产气过程的动力学模型。研究结果表明,污泥-生活垃圾混合填埋体的产气过程分为三个阶段,即调整阶段、加速阶段和衰减阶段;随着污泥添加量的增加,累计产气量逐渐增大,但是当污泥添加量超过30%后,累计产气量逐渐减少;添加污泥后,产气过程的产甲烷阶段明显提前,并且降解产气中CH₄体积分数提高,缩短了填埋场达到稳定所需的时间;但是污泥对混合填埋体的降解速率的促进作用存在一定的范围,本实验中,污泥添加量为30%的混合填埋体的降解速率最快。     

含油污泥清洁燃烧实验研究

含油污泥型煤化是含油固废资源化、清洁化有效利用的途径之一。对经过调质处理的含油污泥、热解处理的热解残渣与煤粉以不同比例混配制得的型煤的焚烧过程进行了研究,结果表明:型煤中调质处理污泥最佳添加量为32%、热解残渣最佳添加量为16%时,其热值可分别达到19 936.14、23 482.82 k J/kg以上。对于添加量为32%的调质污泥制成的型煤,以Ca/S(质量比)为2/1添加1.4%CaO和不同浓度的Fe2O3,其烟气中二氧化硫最高排放浓度从最初的70 mg/m3降低到48 mg/m3以下,型煤中固硫率可达95.23%。     

混合厌氧微生物产氢研究

文中以河底污泥为混合厌氧微生物的主要来源,以葡萄糖为基质对生物产氢进行了研究。结果发现,最大产氢率为2.1(n(H₂)/n(葡萄糖)),最适产氢pH值为5.5,最合适葡萄糖质量浓度为5～30g/L,最适合底物为葡萄糖、木糖和可溶性淀粉。产出气体经质量分数为5%的氢氧化钠溶液吸收后,测得氢气的体积分数达到了97%,在产出气中并未检测到甲烷的存在。并且确定发酵类型以“丁酸型”为主。     

污泥餐厨垃圾不同混配比厌氧发酵产氢产甲烷

通过批式实验将剩余污泥和餐厨垃圾进行联合厌氧发酵,研究了不经任何预处理的污泥与餐厨垃圾不同质量比对系统产氢产甲烷的影响.结果表明,当餐厨垃圾占总质量比的10%时,可获得最佳的产氢产甲烷效率:氢气体积分数和累积产氢量在22 h时最大,氢气体积分数可达13.7%,累积产氢量可达41.88 mL,氢气产率为4.18 mL·g^-1;在厌氧发酵观察期内(70.5 h),甲烷体积分数达到5.74%,最大累积产甲烷量为19.58 mL,甲烷产率为2.92 mL·g^-1.VS(探发性固体)降解率与产氢产甲烷结果一致,当餐厨垃圾占总质量比的10%时,VS去除效果最为显著,经过70.5 h的厌氧发酵VS降解率为6.7%.     

铝合金污泥中可燃气体的产生机理

基于污泥量、静置时间、除菌前后的产气实验，结合扫描电镜、粒度分析、元素分析、微生物群落分析等手段测试产生气组分、分析产气规律，并研究产气机理.实验结果表明:污泥产生气的成分为H₂，CO₂及少量CH₄.污泥产气量与污泥中细菌含量成正比.产气机理为污泥中的细菌在代谢过程中产生H₂和CO₂的同时，形成的酸性环境腐蚀了污泥颗粒表面氧化层并形成孔洞，污泥中水分沿孔洞进入颗粒内部与合金发生产氢反应，提高了产生气中H₂的比例.H₂和CO₂为污泥中的甲烷杆菌目细菌提供代谢原料，促进CH₄产生.     

醋糟与剩余污泥共发酵体系中底物配比对挥发性脂肪酸产量的影响

挥发性脂肪酸（VFAs）是生物脱氮除磷的优质碳源,为进一步提高剩余污泥厌氧发酵VFAs的产量,并结合山西省酿醋行业发展的实际情况,考虑将醋糟与剩余污泥进行共发酵,探究此体系中底物配比对发酵产酸性能的影响。本文设置三个实验组：剩余污泥单独发酵作为空白对照组、剩余污泥与醋糟共发酵实验组（实验组1：VSS污泥:VSS醋糟=2:1;2：VSS污泥:VSS醋糟=1:2）。结果表明：共发酵体系可明显促进VFAs的产生,实验组1、2最大挥发酸浓度为4856 mg COD/L、8595 mg COD/L,分别是空白组（3675mg COD/L）的1.3倍和2.4倍;且醋糟的添加有利于小分子酸（乙酸）的产生。添加醋糟在引入溶解性碳水化合物的同时,弥补污泥单独发酵过程中碳氮比例的不平衡,从而促进溶解性有机物水解,为发酵产酸提供基质,最终提高VFAs产量。     

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。