有机固体废物生物法制氢的研究进展

综述了利用有机固体废物生物法制氢的原理和研究现状。城市有机固体废物、农业有机废物、工业有机废物是生物法制氢的主要原料。暗发酵制氢是利用有机废物厌氧消化的产酸阶段而产氢，pH、温度、水力停留时间、氢气分压、原料性质、微量元素含量、产甲烷微生物抑制剂等均影响氢气产率。光发酵制氢是利用光合厌氧细菌将挥发性有机酸转化为氢气和二氧化碳。暗发酵和光发酵制氢时，生物固定化有利于高速连续产氢。在有机废物处理和生物法制氢方面，暗发酵一光发酵、暗发酵一微生物燃料电池的组合工艺是具有前景的技术。今后的研究方向是原料的预处理技术、选育高效产氢菌株、发明高效反应器、优化处理工艺和处理条件等。     

复合菌种发酵酒糟菌体生长量和COD去除率的研究

在１００ｍＬ混合酒精培养液中接种优质复合菌种８５０３和８５０５,在接种量为体积浓度１０％,温度为３０．０℃,转速为１７０ｒ／ｍｉｎ的条件下,经摇床培养４８ｈ后,绝于菌体质量最高可收获１．４６９３ｇ,ＣＯＤ去除率高达６７．７４％,即ＣＯＤ由发酵前的３２６８０ｍｇ／Ｌ,降为发酵后的１０５４４ｍｇ／Ｌ。     

利用柑桔加工过程中的废物生产纤维素酶发酵饲料

利用柑桔加工过程中废物提取有用物质后 ,再进行固体发酵生产纤维酶发酵饲料的研究 ,筛选到一株具有较高纤维素酶的青霉菌株。其最适固体培养基配方为 :桔皮∶豆饼∶麸皮 =15∶1∶1,碳酸铵质量分数为 3% ,物料∶水 =2∶1,pH值为 4 5 ;最佳产酶条件为 :培养温度为 30℃ ,培养时间为 84h左右。为柑桔加工过程中所产的废物提供了一条变废为宝 ,解决环境污染的新途径。      

pH5条件下生物制氢反应器的启动及运行特性

采用连续流搅拌槽式反应器(CSTR),以糖蜜废水为底物,探讨了pH5条件下生物制氢反应器的启动和运行特性.结果表明,保持反应器内pH为5,污泥接种量为6g/L、COD启动负荷为7.0kg/(m³·d)、水力停留时间(HRT)为6h等条件,可在30d内完成产氢发酵菌群的驯化.此时系统氧化还原电位(ORP)稳定在-460mV～-480mV之间,系统呈现明显的混合酸发酵特性.其液相末端发酵产物比例分布相当,乙酸、乙醇、丁酸、丙酸和戊酸含量分别占发酵产物总含量的36%,33%,18%,13%.没有占绝对优势的发酵产物.气相中的氢气含量30%～35%,其最大产氢能力为1.3m³/(m³·d).生物制氢反应器混合酸发酵稳定运行期各种产酸发酵细菌处于均势地位,以球菌和杆菌为主.     

丁酸型发酵生物制氢反应器的运行特性研究

采用连续流搅拌槽式反应器(CSTR),利用厌氧活性污泥以糖蜜废水为底物发酵产氢,探讨了丁酸型发酵生物制氢反应器稳定运行的工程控制参数,并运用变性梯度凝胶电泳技术(denaturinggradientgelelectrophoresis,DGGE)对微生物菌群结构稳定性进行了分析.研究表明,在污泥接种量(SS)为15g·L-1、温度为(35±1)℃、容积负荷为40kg·m-3·d-1、水力停留时间(HRT)为4h条件下,可以获得CSTR丁酸型发酵的最大产氢速率2 37m3·(m3·d)-1.此时系统的pH、氧化还原电位(ORP)分别在5 2～5 5、-480～-500mV之间.液相末端发酵产物中乙酸和丁酸、乙醇、丙酸、戊酸的含量分别占挥发酸总含量的70%,20%,7%,6%.气相中的氢气含量在30%～40%之间.根据PCR DGGE指纹图谱显示此时期丁酸型发酵优势菌群在反应器内结构保持稳定.     

Lactic acid production with undefined mixed culture fermentation of potato peel waste

Potato peel waste (PPW) as zero value byproduct generated from food processing plant contains a large quantity of starch, non-starch polysaccharide, lignin, protein, and lipid. PPW as one promising carbon source can be managed and utilized to value added bioproducts through a simple fermentation process using undefined mixed cultures inoculated from wastewater treatment plant sludge. A series of non-pH controlled batch fermentations under different conditions such as pretreatment process, enzymatic hydrolysis, temperature, and solids loading were studied. Lactic acid (LA) was the major product, followed by acetic acid (AA) and ethanol under fermentation conditions without the presence of added hydrolytic enzymes. The maximum yields of LA, AA, and ethanol were respectively, 0.22 g g^?1, 0.06 g g^?1, and 0.05 g g^?1. The highest LA concentration of 14.7 g L^?1 was obtained from a bioreactor with initial solids loading of 60 g L^?1 at 35 °C.     

接种比例对酒糟与餐厨垃圾混合厌氧发酵产沼气的影响

采用酒糟与餐厨垃圾作为混合发酵物料,并接种消化污泥进行厌氧干式发酵,比较接种比例(inoculum to substrate ratios,ISRs)(VS质量比)分别为0.5、0.8、1.0、2.0时的甲烷产率和产量、体系VFA、碱度、游离氨等指标。结果表明:接种比例的提高可有效提高甲烷产生速率,缩短发酵周期,减弱较高浓度VFA引起的抑制作用。当ISRs=1.0时产甲烷效果较好,累计产甲烷率为222.58mL/g,VS去除率达83.4%,继续增加接种比例对发酵效果影响不显著。此外,试验中适宜的VFA/碱度值为0.3～1.2,过大或过小都有可能抑制产甲烷过程。     

UASB系统低 pH运行时对产氢性能的分析

采用升流式厌氧污泥床(UASB)作为反应装置,以红糖水为发酵底物,污水处理厂剩余污泥为反应的启动污泥,加入活性炭固定污泥成颗粒状,形成稳定的乙醇型发酵后,对生物制氢系统在低pH运行时的产氢性能进行了研究.结果表明,在进水COD浓度为4 000 mg·L-1、温度为(35±1)℃、水力停留时间(HRT)为8 h的条件下,投加NaHCO3将出水pH由稳定期的3.72分别提高至3.80、3.85、3.94、4.04,稳定时的产氢速率由5.5 L·d-1提高到约7.0、8.0、9.5、6.0 L·d-1,较稳定期分别提高了27.27%、45.45%、72.73%、9.09%.pH为3.94时,产气速率也达到最大值15.83 L·d-1,是稳定期产气量的1.75倍,产氢效率为58.05%,产气产氢效果最佳,突破了发酵法制氢pH的下限值4.0.     

A+OSA污泥减量工艺碳元素平衡与减量机制研究

为深入研究OSA工艺减量途径,揭示其污泥减量机制,对缺氧-好氧-沉淀-厌氧(A+OSA)污泥减量系统和AO参照系统进行碳元素平衡分析,以考察贮泥池插入对减量系统的影响;辨识两系统各单元碳元素在固液气三相间的迁移转化途径,推测减量驱动机制.碳平衡结果表明,在贮泥池停留时间7.14 h时,碳元素在减量系统剩余污泥中的比例比参照系统高约50%,与减量系统达到49.98%的污泥减量效果相对应.贮泥池的插入能有效减少污泥产量.各单元碳元素变化量表明,减量系统缺氧池与好氧池(主体反应区)用于生物合成的碳元素量高于参照系统;贮泥池中污泥出现负增长,且释放CH4量较主体反应区有大幅增加.DGGE图谱证实了贮泥池中存在与污泥衰减有关的水解发酵型细菌.A+OSA工艺污泥减量是贮泥池污泥衰减和主体反应区补偿性增长共同作用的结果.     

从剩余污泥厌氧发酵上清液中以鸟粪石形式回收磷

为了实现以鸟粪石(MAP,MgNH4PO4·6H2O)的形式回收剩余污泥厌氧发酵上清液中的氮磷,研究了氮磷溶出的最佳条件及不同的反应条件对氮磷回收的影响.结果表明在p H为10. 5,温度为35℃时,发酵液中溶出的氨氮与正磷酸盐质量浓度皆在第5 d达到峰值;在添加磷源的条件下,磷回收的最佳条件为p H=9. 5、N∶P=0. 8、Mg∶P=1. 8;未添加磷源的条件下,回收磷的最佳条件为p H=9. 5、Mg∶P=1. 6、转速200 r·min-1.此外,降低N∶P摩尔比对于鸟粪石的形态和纯度均有显著影响.利用扫描电镜(SEM)、X光微区分析(EDS)、X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)等手段对回收产物进行了表面相貌及物相组成分析,证实了沉淀物的主要成分为MAP.以鸟粪石形式回收剩余污泥中的氮磷,是实现污泥资源化的一种有效手段.