有机废水资源化技术_发酵产氢new

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1、遣精。集引有机废水资源化技术一一发酵产氢游少鸿,解庆林,马丽丽桂林工学院资源与环境工程系,广西桂林摘要氢作为一种清洁高效的可再生能源日益受到人们的重视。利用有机废水发酵产氢,,,。既保护环境又可获得氢能是一条符合可持续发展战略的废水资源化途径极具发展前景本文介绍了发酵产氢微生物的种类及其产氢机理,对发酵产氢的影响因素进行了分析总结了有机废水发酵产氢的研究现状,并探讨了今后的研究方向。关健词有机废水资源化发酵产氢中图分类号文献标识码一一一,一,一,,,,,,一一,、石油煤炭等化石能源的紧缺和使用化石能源引起丙酮酸脱梭产氢途径,的环境问题,使清洁能源氢能日益受到人们的重

2、视。传糖类化合物首先酵解成丙酮酸通过丙酮酸脱梭直,。一,统的制氢方法有化石燃料转化法和水电解法等〔幻生物接产氢产氢过程可分为两种方式第一种是梭状芽抱。杆菌型丙酮酸在丙酮酸一铁氧还蛋白酶的作用下脱梭法制氢则是利用微生物体内的酶催化反应制取氢气与产生乙酞和,同时将电子转移给还原态的铁氧还蛋传统方法相比,生物制氢具有清洁、节能和不消耗矿物白、,、在氢化酶的作用下被重新氧化成氧化资源的突出特点。生物制氢可分为光合产氢和发酵产氢态的铁氧还蛋白沪,同时产生分子氢图。第二种两大类,与光合产氢相,,具比发酵产氢无需光照条件是肠道杆菌型丙酮酸在甲酸裂解酶的作用下脱竣形成,。们有更高的

3、产氢效率更易于实现工业化发酵产氢可甲酸,一部分或全部甲酸通过铁氧还蛋白和氢化酶作用,,与废水处理相结合利用废水中的有机质产氢既保护分解为和图。一。,【,’」环境又可获得氢能已成为制氢领域的一个研究热点辅酶的氧化还原平衡调节产氢途径有机物的酵解过程产工十,生还原态的辅酶微生物发酵产氢机理生物体中还原态的和氧化态的‘比例是微生物利用有机物发酵产氢主要通过以下两种途,,一定的为了避免的积累发酵细菌在脱,一,〕径氢酶的作用下通过释放将其氧化式。一一收稿日期,,,。一作者简介游少鸿男福建南靖人主要从事废水资源化的教学和研究基金项目广西区教育厅科研项目桂教科研〔」号““’环搜技

4、曝黔黝馨爆滇燕。集引、·‘·、发酵产氢的影响因素丝蔓竺式环境因子温度糖类化合物、,〔,的发酵产氢可以在℃的范围内进行任南琪等进行的混合菌产氢试验表明,在、℃下,产氢率随丙。,‘〔温度升高而提高李白昆等研究表明厌氧活性污泥。℃时产氢能力最大〔叉在肖本益等报道梭菌属等纯菌乙酸了、和以厌氧活性污泥为代表的混合菌在一℃的条件下具有较高的产氢能力。现有的研究结果表明温度在一图丙酮酸脱梭产过程梭状芽袍杆菌型℃之间发酵产氢效果较好。丙酮酸值值会影响细胞内和之间的动态平衡,根撇十据式,理论上低于,该反应能自发进行洲。值对产氢微生物细胞内氢化酶活性、代谢途径和末端产物等也有影响。人对

5、于混合菌,李〔,以白糖为底物,击白昆等利用混合菌厌氧活性污泥的产氢研究也表明,在值低于图甲酸裂解产过程肠道杆菌型,。『时产氢率很低值高于时转而产甲烷任南琪发酵产氢的微生物和李建政圈的研究表明,混合菌的最佳范围在、〔,’·’么’〕发酵产氢微生物主要包括两类之间。刘敏等人利用混合菌对糖蜜、淀粉和乳品废水专性厌氧微生物产氢试验,结果表明最佳范围在小之间。该类微生物通过产生丙酮酸或丙酮酸的代谢途径来〔,。等州利用混合菌研究表明最佳为左右,、产氢包括梭菌属动甲基营养型细菌,〔钊,对于纯菌产氢肖本益等报道以梭菌属等纯菌产、、。产甲烷菌一。因此,氢的最佳范围在之间从目前的研究瘤胃

6、细菌以及一些古细菌等。分析,纯菌发酵产氢的最佳范围在、之间,混兼性厌氧微生物、。合菌则在之间纯菌的最佳范围与混合菌有该类微生物能够通过分解甲酸的代谢途径产氢,包一定差别,其原因目前未见报道,有待进一步研究。括大肠杆菌和肠细菌氧化还原电位。等发酵产氢的微,环境生物是专性厌氧和兼性厌氧细菌目前,,发酵产氢研究比较多的细菌种类有梭菌属的厌氧程度以表征影响发酵体系种的优势菌群。。如丁酸梭状杆菌和拜氏梭状,等利用预处理污泥进行发酵产氢时发现体芽抱杆菌等肠细菌一〔〕。〔’〕,系的会逐渐降低到约李建昌等则认为,如产气肠杆菌。,一发酵体系的要求低于刘敏等人研究表明和阴沟肠杆菌等。厌

7、酵产氢的要低于一,在一左右时较好。不同种类的微生物对同,一有机底物的产氢能力不同发酵体系中的控制应根据目标优势菌群而定,口通常严格厌氧的梭菌属高于兼性厌氧的肠细菌〔〕发酵若目标优势菌群为专性厌氧菌,应降低,兼性厌氧产氢可分为纯菌发酵和混合发酵两种类型,肠细菌适合菌则可适当升高。降低发酵体系中的可以采取加入纯菌发酵,而梭菌属则是混合发酵中的优势微生物。还原剂如维生素、或含琉基的化合物如半肤氨酸、李白昆等研究成果表明,由于菌种间的协同作用,混谷肤甘肤等的方法如果要提高,则可通入空气,提合菌种的产氢能力较纯菌高。这对有机废水产氢是有利高氧的分压。的,因为废水中有机物的