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。     

生物制氢的发展

本文在论述了目前能源发展的危机后，说明了氢气发展的重要性，同时论述产生氢气的各种途径，说明只有生物制氢是经济可行的，阐述了生物制氢发展的可能性，以及目前存在的一些需要解决的问题。     

生物强化膜生物反应器处理洗车废水

洗车废水用水量大，而且回用水质要求较高，采用膜生物反应器(MBR)处理以保证回用水的水质，同时可缓解水资源短缺的问题．利用生物强化技术针对性强、应用灵活和效率高等特点，将高效菌生物强化技术与MBR结合处理洗车废水．在相同运行条件下运行两个MBR，其中一个MBR中投加高效菌，并对两者的处理效果进行比较．试验结果表明，用高效菌强化的MBR出水水质良好，出水的色度、化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)和阴离子表面活性剂(LAS)等均优于普通污泥-MBR出水．     

光合细菌生物制氢研究进展

介绍了光合细菌产氢机理;综述了光合细菌制氢相关的菌种选育、工艺条件、固定化技术、光生物反应器以及物质和能量输运过程等方面的研究现状;阐述了光合细菌制氢技术存在的问题与应用前景。     

CO_2吸附强化模拟生物油重整制氢的实验研究

选用Ce-Ni/Co作催化剂、由醋酸钙煅烧制得的Ca O作重整催化剂、CO2吸附剂,进行模拟生物油吸附强化蒸汽重整制氢的研究.实验结果表明:在相同温度、M(S)/M(C)(加入水蒸气的摩尔质量与生物油模化物中碳的摩尔质量之比)条件下,吸附剂的加入有利于提高氢气摩尔分数和氢气产率;添加吸附剂后,随着温度的升高,氢气摩尔分数、氢气产率均呈现先增大后减小的趋势,在700℃时达到最大;随着M(S)/M(C)的增加,氢气摩尔分数先增大后减小,在M(S)/M(C)=9时氢气摩尔分数达到最大,而氢气产率则在M(S)/M(C)超过9后变化不大;随着M(Ca O)/M(C)(加入的氧化钙的摩尔质量与生物油模化物中碳的摩尔质量之比)的增加,氢气摩尔分数逐渐增大,达到M(Ca O)/M(C)=3后几乎不变,氢气产率则先增大后减小,在M(Ca O)/M(C)=3时达到最大;温度=700℃,M(S)/M(C)=9,M(Ca O)/M(C)=3为模拟生物油重整制氢的最佳条件,在此条件下氢气摩尔分数、氢气产率分别达到92.2%,84.1%.     

生物强化技术处理利福霉素生产废水的研究

研究了利福霉素生产废水高效降解菌种的筛选及其对废水生物处理的增强作用．结果表明,高效菌对废水的耐受性和生物强化效果显著,其中有2株高效菌对利福霉素废水降解能力强,与普通菌相比,COD去除率提高27％,并且在COD大于1500mg／L时,COD去除率仍达95％以上．     

基于双效催化剂的生物油吸附强化重整实验

制备了镍基双效催化剂,并将其应用在多组分生物油模化物吸附强化重整制氢的研究中,考察了重整温度、水碳比、液体质量空速对反应过程的影响.结果表明,在双效催化剂作用下,吸附强化重整阶段获得的氢气体积分数和氢气产率较普通重整阶段显著提升;且随着温度升高、S/C比(水蒸气与碳物质的量之比)增大,氢气产率与氢气体积分数呈现先增加后小幅减少的趋势;且相比于普通重整阶段,最高氢气产率所对应温度明显下降,在650℃,S/C比为4.5时氢气产率达到最大值87.60%,此时氢气体积分数为94.75%.     

吸附强化焦炉荒煤气重整制氢的热力学分析

采用Aspen Plus软件对焦炉荒煤气重整制氢反应进行热力学分析.研究发现,普通重整(不添加CO₂吸附剂)和吸附强化重整(添加CO₂吸附剂CaO)最佳反应压强都为常压,温度和n_○S/n_○C(蒸汽与C物质的量比)的增加能促使H₂的产量和体积分数(干产气体积分数)增加,但n_○S/n_○C大于3以后增幅不大.CaO的添加会促进重整反应进程,降低最佳重整温度,提升H₂产量和浓度.当n_○S/n_○C=3时,吸附强化重整(n_○CaO/n_○C(CaO与C物质的量比)=1)的最佳反应温度由普通重整的650℃降为450℃,而每100mol焦炉荒煤气产氢量由186mol提升为212mol,氢气体积分数由74%提升为97%,而制氢能耗则由2.26kW·h/m³降为2.00kW·h/m³.     

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.     

生物强化MBR系统处理溴氨酸启动期特性研究

采用鞘氨醇单胞菌强化膜生物反应器(MBR),对模拟溴氨酸废水进行处理.考查了生物强化MBR启动期溴氨酸的降解、污泥特性及细菌生理状态的变化,并用DNA指纹技术--核糖体基因间区序列分析(RISA)揭示MBR启动期污泥的菌群变化.结果显示,采用生物强化可以使MBR迅速启动并稳定运行.在启动期,污泥浓度下降,沉降性和絮凝性变好;脱氢酶活性下降并稳定在一个较低的水平上;胞外聚合物中蛋白和多糖含量略有上升;启动期末期膜出水溴氨酸脱色率可达90%以上,COD去除率可达60%以上.RISA指纹分析表明污泥系统多样性减少,形成了降解溴氨酸的功能群落.     

上流式厌氧污泥床处理造纸工业废水的研究

用上流式厌氧污泥床(UASB)处理二次纤维造纸废水,废水COD浓度达到1100mg/L,UASB水力停留时间4.43h,容积负荷COD约6.0kg/(m3·d)。观察了UASB系统启动和运行情况,通过对水温、出水挥发性有机酸(VFA)浓度、出水碱度等指标的监测,及时调整UASB反应器的运行负荷,补充N、P及微量元素,使系统保持了较高的处理效率,UASB稳定运行时可去除90%以上的COD,50%以上的总硬度,以及80%以上的硫酸根离子。经分析温度与UASB产气速率关系密切,并确定了甲烷化速率与温度的关系式。     

UASB反应器的运行管理

研究了UASB反应器的运行管理,对废水的性质、进料浓度、温度、pH、进料负荷、水力负荷等控制指标进行研究,分析了运行中常见的问题并提出解决方法。     

UASB厌氧反应器污水处理研究进展

较为详细地介绍了UASB反应器在国内发展的现状和研究进展,。UASB反应器是目前国内应用较为广泛的高速厌氧反应器,UASB工艺在国内已经发展成为污水处理较为重要的技术之一。     

UASB反应器中高效能厌氧产酸污泥颗粒化的研究

在产酸ＵＡＳＢ反应器中，以配制葡萄糖废水为基质能够快速培养得到高活性、高沉降性的厌氧产酸颗粒污泥，形成高效能的产酸颗粒污泥床，反应器体积有机负荷达２１０ｇＣＯＤ／Ｌ·ｄ时，酸化率为９３％；观察研究了产酸污泥颗粒化过程中生物相和气体成分的变化规律，得出了产酸污泥颗粒化的主要控制条件是在反应器启动初期控制反应器内的ＰＨ为４．０左右；最后，探讨并提出了产酸污泥颗粒化机理．     

大型UASB系统磷化氢分布及磷平衡研究

重点研究厌氧UASB反应器污泥沼气中产生的气态磷化氢、结合态磷化氢沿高度分布以及磷平衡.结果表明,沼气中平均磷化氢浓度为1.94~17.92 ng PH3/m3;反应器上空大气中气态磷化氢浓度约为0.09~0.16 ng PH3/m3.反应器周围100 m大气中未测到磷化氢.污泥结合态磷化氢浓度及沿高度分布随生产季节差异较大,4月份测得结合态磷化氢浓度较高(19.14~106.3 ng PH3/kg湿泥),沿高度呈波浪形走势;10月份浓度仅为4月份的9%~74%(9.05~27.52 ng PH3/kg湿泥),呈顶部和底部浓度高中间低的趋势,这可能与10月份污染物浓度低流量高有关.反应器顶部溢流区污泥中结合态磷化氢浓度高达100.1 ng PH3/kg湿泥(4月份).由于溢流区阳光可以直射而且与空气直接接触,这意味着很可能存在另一种磷化氢生成新机制,即不同于厌氧微生物生成磷化氢.磷平衡研究发现,每天通过沼气损失的P量为4.5~46.6μg P,占总磷去除量的(0.434~4.25)×10-6‰.每天以污泥结合态磷化氢方式损失的磷量可估算为42.03~146.7μg P,占废水总磷去除量的(3.82~14.1)×10-6‰.排泥损失的总磷量为4.45 kg P/d,占废水总磷去除量的43%.废水通过厌氧生成磷化氢除磷可行性极低.     

内循环UASB处理高浓度丙烯酸废水

研究升流式厌氧污泥床(UASB)工艺处理高浓度丙烯酸废水的可行性.试验过程中在pH、温度正常稳定基础上,以不同方式提高反应器的容积负荷,直至最大值.结果表明:UASB反应器处理高浓度丙烯酸能承受的最大负荷为13.1～13.5 kg/(m3·d).在容积负荷13.1 kg/(m3·d)、进水化学需氧量(COD)为15.234g/L下反应器可稳定运行,对COD的去除效果良好,挥发性脂肪酸(VFA)为3.5 mmol/L,出水COD为0.614 mg/L,COD去除率达87.9%.     

UASB反应器内同步厌氧氨氧化与甲烷化反硝化的研究

为进一步降低猪场示范工程排放废水中COD和氨氮的浓度,本试验尝试以葡萄糖配水模拟猪场废水,在同一个UASB反应器内实现同步的厌氧氨氧化、甲烷化和反硝化反应,以达到同时除碳脱氮的目的。结果表明,接种不同活性污泥于同一个UASB反应器内,经过约48 d反应器启动成功。在完成启动的反应器中添加亚硝酸盐氮和氨氮,使pH维持在7.3～8.3,温度、进水流量、回流量和水力停留时间等均与启动阶段保持一致,可逐步实现同步厌氧氨氧化和甲烷化反硝化。此阶段进水CODCr为500 mg/L,CODCr去除率在80%～90%之间,NO2-N去除率接近100%,氨氮去除率较低且处在波动状态。但是适当降低进水中有机物浓度,可在同时存在亚硝酸盐氮和氨氮的情况下提高厌氧氨氧化菌的竞争能力。当仅降低进水CODCr浓度(由500mg/L降至100 mg/L)时,氨氮去除率能缓慢升至30%以上。     

两相UASB反应器相分离

以蔗糖为基质 ,采用连续进水的方式 ,研究两相 UASB反应器的相分离 .结果表明 ,控制酸化相 p H值为 5 .5 0～ 6.0 0 ,可得到满意的相分离效果 .运行 80 d后 ,酸化相颗粒污泥直径为 2～ 8mm ,污泥浓度为 73.61kg.m-3,COD去除 的产气率 74 0 .0 m L .g-1,COD容积负荷为 116.0 6kg.(m3.d) -1;产甲烷相颗粒污泥直径为 1～ 3mm,污泥浓度为 5 3.73kg.m-3,COD去除 的产气率 614 .4 m L .g-1,COD的容积负荷为 19.91kg.(m3.d) -1.两相 UASB反应器的 COD总去除率达 93.3%,COD容积负荷为 2 0 .82 kg.(m3.d) -1.     

二相UASB反应器处理草浆黑液动力学研究

采用二相ＵＡＳＢ反应器处理碱法草浆黑液，并对结果进行了动力学分析，结果表明经过修正的Ｍｏｎｏｄ方程能够描述甲烷相基质的降解规律。当酸化相进水ＣＯＤ为７．５５０－１１．９８１ｇ．Ｌ＾－１，甲烷相进水ＣＯＤ为５．０５９－８．８３５ｇ．；＾－１时，由模型计算很难厌氧生物降解物质为１．３１６ｇＣＯＧ．Ｌ＾－１。由此可知，在本实验条件下甲烷相ＣＯＤ的最大去除率Ｅｍａｘ＝８５．１１％。     

UASB反应器处理垃圾渗滤液的启动研究

垃圾渗滤液为难处理的高浓度有机废水,上流式厌氧污泥床(UASB)工艺被证明是处理该类废水的有效手段。为此,以一系列不同渗滤液浓度的模拟废水作为进水,对逐步启动UASB反应器进行了动态小试,得出了UASB工艺处理垃圾渗滤液的较快速启动方法。结果显示:接种普通厌氧污泥,逐步增加反应器负荷,经过95 d的运行,完成启动。此时进水COD质量浓度为5 250 mg/L,COD去除率为85%,容积COD负荷达8.4 kg/(m3.d),容积产气率为5.0 m3/(m3.d),反应器底部形成少量颗粒污泥。