Kinetics study of fermentative hydrogen production from liquid swine manure supplemented with glucose under controlled pH

Kinetics of H₂ production from liquid swine manure supplemented with glucose by mixed anaerobic cultures was investigated using batch experiments under four different pH conditions (4.4, 5.0, 5.6, and uncontrolled). The temperature for the experiments was controlled at 37 ± 1°C and the length of experiments varied between 50 and 120 hours, depending upon the time needed for completion of each individual experiment. The modified Gompertz model was evaluated for its suitability for describing the H₂ production potential, H₂ production rate, and substrate consumption rate for all the experiments. The results showed that the Gompertz model could adequately fit the experimental results. The effect of pH was significant on all kinetic parameters for H₂ production including yield, production rate and lag time, and the substrate utilization rate. The optimal pH was found to be 5.0, at which a maximum H₂ production rate (0.64 L H₂/h) was obtained, and deviation from the optimal pH could result in substantial reductions in H₂ production rate (0.32 L H₂/h for pH 4.0 and 0.43 L H₂/h for pH 5.6). The results also showed that if pH was not controlled for the batch fermentation process, the substrate utilization efficiency could steeply decrease from 98.8% to 33.7%.     

响应面法和神经网络优化Acinetobactersp．DNS32发酵基质

为了提高阿特拉津降解菌Acinetobactersp．DNS32的产量，分别采用响应曲面法和基于人工神经网络的遗传算法对阿特拉津降解菌DNS32发酵培养基中3个重要基质成分（玉米粉、豆饼粉、K：HPO。）进行优化研究。响应曲面法确定3种成分的含量为玉米粉39．494g／L，豆饼粉25．638g／L和K。HPO。3．265g／L时，预测发酵活菌最大生物量为7．079×10^8CFU／mL，实测量为7．194×10^8CFU／mL；人工神经网络结合遗传算法优化确定3种主要成分含量为玉米粉为39．650g／L，豆饼粉为25．500g／L，K2HPO4为2．624g／L时，预测最大值为7．199×10^8CFU／mL，实测量为7．244×10。CFU／mL；最终确定培养基配方：玉米粉为39．650g／L，豆饼粉为25．500g／L，K2HPO4为2．624g／L，CaCO3为3．000g／L，MgSO4·7H2O和NaCl均为0．200g／L；优化后阿特拉津降解菌DNS32发酵生物量比优化前提高了36．6％。结果表明，在阿特拉津降解菌DNS32发酵培养基组分优化方面，响应面法和基于人工神经网络的遗传算法都是可行的，基于人工神经网络的遗传算法具有更好的拟合度和预测准确度。     

水稻与棉花秸秆不同预处理厌氧发酵产沼气

以猪粪为接种物,以棉花秸秆和水稻秸秆为发酵原料,分别对秸秆进行稀碱法预处理和稀碱法与超声波联合预处理,在发酵温度为(37±1)℃的条件下进行厌氧发酵产沼气的研究。结果表明,以联合预处理的秸秆为发酵原料,厌氧发酵的各项指标均比以稀碱预处理秸秆发酵的效果好,其中累积产气量和沼气中甲烷含量分别提高35.23%和2.4%,发酵后TS、VS含量相对减少2.6%～10.94%,发酵液代谢产物中的有机酸丙酮酸、乙酸和柠檬酸含量相对减少23.9%～25.9%、20.24%～24.53%和41.08%～45.91%。     

水生植物酸碱预处理对厌氧发酵联产氢气-甲烷的影响简

采用酸碱预处理乌梁素海典型沉水植物龙须眼子菜和挺水植物芦苇，通过厌氧发酵动力学分析、还原糖变化及微观结构解析，研究酸碱预处理对水生植物厌氧发酵联产氢气-甲烷的影响。实验结果表明，酸碱预处理后水生植物厌氧发酵联产氢气-甲烷两阶段累积产气量、氢气及甲烷含量均显著提高，酸处理效果优于碱处理。采用0.5 mol/L HCl预处理龙须眼子菜效果最佳，最大氢气、甲烷含量分别达42.65%和52.82%，产氢气速率为4.118 mL/h，产甲烷速率最高达14.199 mL/h。芦苇经1 mol/L HCl预处理效果最佳，最高氢气、甲烷含量分别为32.22%和65.26%。扫描电镜微观结构分析表明，酸碱预处理可显著破坏芦苇、龙须眼子菜的纤维素结构，有效增加植物与微生物接触面积，有利于厌氧发酵联产氢气-甲烷工艺的快速启动和稳定运行。     

厌氧序批式反应器产氢

以啤酒厂废水处理厂UASB中的厌氧污泥为种泥,葡萄糖为基质,研究了厌氧序批式反应器产氢。控制反应器内pH为4.0～4.5,温度为(36±1)℃,水力停留时间为8 h,当进水葡萄糖浓度为4 000 mg/L,容积负荷为12 kg/(m3.d)条件下,该厌氧序批式反应器实现了连续高效厌氧产氢。生物气中的氢气含量约为48%～53%,基质产氢率为1.1 mol/mol葡萄糖,COD去除率为15%～25%,最大比产氢速率为84.5 mol/(kg VSS.d)。液相末端发酵产物中乙醇和乙酸的含量占液相末端发酵产物总量的80%以上,表明该反应器内进行的是乙醇型发酵厌氧产氢。厌氧序批式反应器完全可以实现连续高效厌氧产氢,比较适用于日处理量较小的高浓度含糖废水。     

汽爆麦草固态发酵木质素酶

木质素是地球上主要的可再生芳香族化合物 ,是地球上仅次于纤维素的第二丰富可再生天然资源 ,然而 ,对它的利用研究却很少 ,是天然高分子中未开发的领城[1] .80年代初发现了木质素过氧化物酶 (ＬｉＰ) [2 ,3] 和锰过氧化物酶 (ＭｎＰ) [4 ] 以后 ,木质素酶和木质素生物降解研究取得了一定进展 .但木质素微生物转化降解研究中仍存在许多问题 .( 1)由于木质素酶解是一种非专一性的、以自由基为基础的链反应过程[5] .因此 ,木质素酶在化学工业、煤化学和环境保护方面具有很大的开发前景 .而现在木质素酶的生产大多用合成培养基 ,必需添加昂贵的…     

pH和元素摩尔比对污泥酸化液沉淀法脱氮除磷的影响

针对剩余污泥水解酸化产生大量多糖、蛋白质和VFAs碳源的同时会有较高浓度的NH+4-N和PO3-4-P溶出的问题,考察了pH值和元素摩尔比对以沉淀法同时去除NH+4-N和PO3-4-P的影响.结果表明,最佳pH为9.0,当pH升高到10.0时NH+4-N去除率略有下降,在特定摩尔比范围内摩尔比对沉淀形成的影响大于pH值...     

谷氨酰胺转胺酶(MTG)分批发酵中温度对S.mobaraense生长及产酶影响的模型化

研究了2.5L小罐培养过程中控制温度为25℃～35℃时对细胞生长和MTG合成的影响.结果表明当控制相对较低的温度时，细胞生长的延滞期较长，当控制温度较高时，细胞生长的延滞期较短，达到最大DCW和最高MTG酶活的时间均较短；通过研究各种不同模型对细胞生长的影响得到最适合描述S.mobaraense生长与温度之间的关系方程为Schoolfield方程；通过对最大DCW和最大MTG酶活进行数学模拟，发现方程X(U)=-a     

厌氧发酵系统中回流沼液的产甲烷活性研究

为确定两阶段厌氧发酵系统合理的污泥回流时段,对厌氧发酵系统排出沼液产甲烷活性进行了研究。通过对这些沼液在后储罐放置的不同天数(0~5 d)测定其不同的活性,用间歇实验方法测定最大比产甲烷活性(Um ax.CH4)作为厌氧污泥的产甲烷活性指标。结果表明,排出的沼液产甲烷活性在不同的时间段有所不同,经实验得出沼液放置第2 d时的产甲烷活性最高,从而确定该两阶段厌氧发酵系统排出污泥合理的回流时段应该是沼液进入后储罐的第2 d。进而为在线活性污泥与后储罐最佳活性时段污泥混合的污泥回流工艺提供理论依据。     

微量元素对牛粪低温厌氧发酵的影响

为考察较低温度(<17℃)条件下添加微量金属元素对厌氧发酵产气量的影响,在发酵底物TS(含固率)为10%下采用10 L玻璃瓶作反应器,以牛粪为原料,向厌氧生物反应器中分别添加MnSO4、FeSO4·7H2O、电解锰渣,分析了厌氧消化系统运行过程中的产气量、COD(化学需氧量)和pH的变化。结果表明,锰元素能促进低温下牛粪的厌氧发酵,加速反应启动。当添加6 g MnSO4、100 g电解锰渣时,单位质量VS产气率分别为0.26 mL/g和0.64 mL/g,添加6 g FeSO4·7H2O与空白对照组均未见明显产气。