有机废水制取氢气的研究现状与展望

笔者概括了国内外厌氧发酵制取氢气的研究进展,并对厌氧发酵制取氢气所需的条件、原理、影响因子、不同方法进行了评述。结果表明：乙醇型发酵是目前最好的产氢类型,生物制氢技术具有良好的发展前景。     

黄土沟壑区植被恢复中土壤生物学特性的响应及其评价

摘要：了解不同植被恢复类型对土壤生物学特性的影响。以农地为对照,该研究通过对侧柏天然次生林、不同林龄（5,20,30年）刺槐人工林、荆条灌丛和苜蓿草地6种不同植被恢复类型土壤生物学特性的探索研究。结果表明,与对照相比,不同的植被恢复类型土壤生物学特性均有明显增强,土壤微生物量及土壤酶活性显著提高。采用土壤微生物量碳、氮、磷和尿酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶7项指标计算该区域土壤生物学特性,进行土壤生物学特性等量评价。不同植被恢复模式土壤生物学特性的大小顺序为：30年刺槐、20年刺槐、侧柏、荆条、5年刺槐、苜蓿、农地。该区采用刺槐恢复模式效果较优于苜蓿及荆条、侧柏模式。     

氢能汽车

以氢气代替汽油作汽车发动机的燃料，已经过日本、美国、德国等许多汽车公司的试验，技术是可行的，目前主要是廉价氢的来源问题。氢是一种二次能源，它的制取需要消耗大量的能量，而且目前制氢效率很低，因此寻求大规模的廉价的制氢技术是各国科学家共同关心的问题。     

利用固体废弃物微生物发酵产氢研究进展

归纳了厌氧发酵产氢微生物的种类、产氢途径及产氢原理以及利用固体废物发酵产氢的研究现状和发展趋势,重点阐述了当前利用富含碳水化合物的有机废弃物,如纤维素与淀粉含量高的农业与食品垃圾,诸如农作物秸秆、水果皮渣等作为发酵产氢的基质材料的研究进展。通过分析各种生物制氢的特征及研究进展,指出目前的研究主要集中于厌氧发酵产氢,但是近期的研究报道表明耦合的暗发酵-光发酵是更具有发展潜力的生物制氢方法。     

响应面法优化醋糟厌氧发酵制氢

依据响应面试验设计法,选取有机负荷(Food/Microbe,F/M)、固液比、初始pH值和发酵温度为考察因素,进行醋糟厌氧发酵制氢工艺优化试验。在分析各个因素的显著性和交互作用后,得出醋糟厌氧发酵制氢的最佳工艺条件为:F/M1.65,固液比16.90g/200mL,初始pH值6.02,发酵温度37.66℃;各因素的主效应关系为:初始pH值>F/M>固液比>发酵温度。建立的产氢量数学模型为Y=26.63+1.34x1+1.27x-6.74x-2.44x-6x-1.7x2x-22233432.35x3x4,该模型能解释91.60%的响应值变化,产氢量的预测值为32.91mL/gTS,验证值为33.73mL/gTS。理论值与验证值的复相关系数为0.9780,证明此模型是合理可靠的,可用于实际预测。     

生物制氢方法综述

氢气由于燃烧过程中不产生CO₂,清洁无污染,因此被称为未来的“能量载体”,被应用于燃料电池发电的过程中。综述了生物制氢的不同途径,包括光解水产氢、光发酵产氢、暗发酵产氢和两步发酵工艺,并比较了各种方法的优缺点,在此基础上探讨了未来生物制氢发展的新方向。     

酯交换法生产生物柴油的研究进展

生物柴油是一种清洁可再生的生物能源,近年来已引起了人们的极大关注。酯交换法是生产生物柴油主要方法。对酯交换法生产柴油做了重点介绍,并对几种酯交换技术进行了讨论。分析和阐述了未来生物柴油的发展和需解决的问题。     

“猪-沼-果”典型示范户张红梅

“猪-沼-果”农业生态良性循环模式,是运用沼气厌氧发酵的原理,在养猪场就地建造沼气池,将养猪场的猪粪和污水分别送入沼气池进行厌氧发酵,有效地杀灭病菌和寄生虫卵,降解有机质,提高有机质肥效,而沼气池内产生的沼液、沼渣通过铺设的管网用泵直接输送到果园,沼气则用作生活燃料。这样就形成一个良性的农业生态循环,大大减轻猪场粪便、污水对周围环境的污染。     

马铃薯生长期沼肥施用技术

沼肥（沼渣和沼液）是有机物质在正常产气的沼气池中经微生物厌氧发酵、分解产生沼气后形成的残留物,含有丰富的氮、磷、钾大量元素,微量元素与生物活性物质。它既能防治作物病虫害,又能提高其产量和品质,具有成本低、施用方便、肥效快、增产明显等特点,是一种速缓兼备、物美价廉的优质有机肥。现将马铃薯生长期沼肥施用技术介绍如下：     

基因改造细菌可将植物纤维变为生物燃料

美国研究人员通过对大肠杆菌进行基因改造，可以使它将植物纤维逐渐转化为生物燃料。研究人员认为．由于植物纤维广泛存在于草木枝干中．这一技术有望为制造生物能源提供更多原料。     

产纤维素酶菌系的添加对厌氧干发酵产沼气的影响

为了提高农作物秸秆和畜禽粪便的利用率,通过在沼气厌氧发酵系统中添加降解纤维素类复合菌系,以提高产气性能。试验以玉米秸秆和牛粪为原料,在发酵温度为37℃,固体物浓度为20%,接种物含量为30%,粪草比为1:2的发酵条件下中接入1%的复合菌系进行厌氧干发酵产沼气的研究。试验结果表明由Bacillus siamensis和Bacillus subtilis subsp. Stercoris构成的复合菌系使沼气产量提高25%,甲烷产量提高55%,原料产气分别为86.4 mL/gTS和111.4 mL/gVS。试验为纤维素类生物质能的利用提供了一定的参考价值。     

接种量和碳氮比对奶牛废物厌氧发酵产气特性的影响

为研究接种量、碳氮比(C/N)对奶牛废物厌氧发酵的影响。在接种污泥量为10%和20%,酒糟调节C/N在25:1、27:1和29:1的条件下,分析奶牛废物厌氧发酵过程中沼气产气率、甲烷产气率和硫化氢含量。结果表明：接种量在10%~20%范围内,启动速率、沼气产气率、甲烷产气率及硫化氢含量随接种量增大而增大,不同接种量的沼气和甲烷产气高峰期大致相同,都在第10天左右。C/N为27:1条件下的沼气产气率和甲烷产气率均最高,其次为29:1和25:1时的产气率。说明通过酒糟增大了奶牛粪便的C/N后,对厌氧发酵的效果有一定促进作用。甲烷与硫化氢的平均含量高低变化一致,即甲烷平均含量高时硫化氢平均含量也相应高。综合分析,本试验条件下,接种量20%、C/N为27:1时,沼气产气率和甲烷产气率分别达到44.3 L/kg、24.09 L/kg,为奶牛废物厌氧发酵的最适宜条件。     

醋糟厌氧发酵制氢的影响因素研究

以预处理后的牛粪为接种物,以醋糟为发酵底物进行厌氧发酵产氢试验,研究了底物预处理方法、发酵温度、底物浓度、初始pH值、微量金属元素添加量对产氢量的影响。结果表明,用体积分数0.7%的HCl静置处理24h为最佳预处理方法,且在最佳发酵条件(发酵温度35℃,底物浓度175g/L,初始pH值6.0)下,微量金属元素营养液添加量为2%时,产氢效果最好,累积产氢量为46.91mL/gTS。     

海岸盐沼湿地细菌抗真菌活性研究

为了开发对植物病原真菌生长有抑制作用的药源微生物,本实验采用平板稀释法从江苏大丰盐沼湿地土壤中分离微生物,并通过菌丝块法检测这些微生物代谢产物对5种植物病原真菌生长的抑制活性,进而利用柱层析分析其活性成分;结果共分离得到235株细菌,其中好氧细菌92株,厌氧细菌143株;体外活性测试结果显示有65株至少对1种测试植物病原真菌的抑制率在30%以上,其中好氧菌39株,厌氧菌26株。从好氧和厌氧菌株中分别选取3株和1株具有不同抗菌类型的菌株进行大批发酵,用不同的方法对发酵液吸附,分离和纯化,获得抗真菌活性组分。可见,海岸盐沼湿地土壤中蕴涵着大量的细菌种群,约有28%的细菌菌株能够产生抗真菌活性物质,其中Y6、Y156和Y96的抗真菌活性物质极性较大,值得进一步开发。     

水葫芦厌氧发酵实验及其产气模型研究

水葫芦是厌氧发酵制沼气的一种良好原料。本文以水葫芦为唯一底料进行厌氧发酵制沼气实验,研究其发酵过程的产气特性,并建立两阶段模型分析水葫芦厌氧发酵的产气过程。结果显示：水葫芦厌氧发酵产气潜力约为500 mL/gTS;两阶段模型与发酵实验过程基本吻合,模型误差小于10%。     

纤维素产氢菌的分离及不同秸秆处理方法的研究

为了增强生物方法对秸秆的利用能力,将秸秆较好地转化成氢能,本试验利用改良的Hungate厌氧滚管法及滤纸崩解法,从已得菌系JYB中,筛选得到1株能较好地降解纤维素产氢的细菌,并利用水热法、汽爆法等6种方法对秸秆进行预处理,以增强秸秆的产氢效果。结果表明：筛选得到菌株JYB-13,该菌可利用大量碳源产氢,产氢的最适条件为35℃,pH值8.5。对秸秆进行预处理,由产氢效果得知,该菌对2%硫酸处理后的秸秆降解效果最好,秸秆的降解率为53.1%,氢气含量达到37.2%。分析发酵前后秸秆的成分,可知该菌可以较好地利用纤维素和半纤维素,对木质素利用较少。     

规模化养猪场废水和废气污染控制研究

研究污染治理措施对养猪场废气和废水中污染物浓度的影响,探讨治理措施的可行性,以期为同类型养猪场的污染防治提供参考。采用活性炭吸附和水膜除尘分别处理恶臭气体和锅炉燃烧废气;采用厌氧发酵和CASS工艺处理废水。在活性炭吸附塔进气口和出气口分别采集气体样品a和b,测定气体中氨(NH₃)和硫化氢(H₂S)的数值;在水膜除尘器进气口和出气口分别采集气体c和d,测定气体中二氧化硫(SO₂)和烟尘的浓度。在沼气池进水口采集2 L水样,记作水样A;经过沼气池厌氧发酵20、30、40天后,分别在沼气池出水口采集2 L水样,记作水样B、C、D;在CASS污水处理池出水口采集2 L水样,记作水样E;测定化学需氧量(COD_cr)、5日生化需氧量(BOD₅)、悬浮物(SS)、氨氮(NH₃-N)和总磷(TP)的数值。每次取3个平行样。结果表明：b中氨的强度显著低于a;b中硫化氢的强度极显著低于a;d和c的SO₂浓度无显著性差异;d的烟尘浓度极显著低于c。水样B、C、D、E中的化学需氧量、5日生化需氧量、悬浮物的浓度极显著低于A。水样E中,氨氮和总磷的数值极显著低于A、B、C和D;A、B、C、D之间无显著性差异。活性炭吸附处理对氨作用显著,对硫化氢作用极显著;水膜除尘处理对二氧化硫无明显影响,对烟尘作用极显著;单纯的厌氧发酵处理对化学需氧量、5日生化需氧量和悬浮物作用显著,对氨氮和总磷不显著。厌氧发酵和CASS工艺联合处理对化学需氧量、生化需氧量、悬浮物、氨氮和总磷作用极显著。除二氧化硫外,处理后各污染物浓度均能够达标。     

低盐厌氧腌制藠头工艺及发酵液循环利用研究

以生米藠头为原料,低盐厌氧快速腌制工艺进行藠头腌制,探讨发酵过程中发酵液温度和pH值的变化;不同发酵液浓度下藠头腌制品中的各检测项目的变化情况;循环利用陈发酵液进行新鲜藠头的腌制,达到节约生产成本和减少发酵液对周边环境污染的目的,并测量藠头腌制品的亚硝酸盐含量。本研究的目的,在于进一步提高发酵藠头的品质安全水平和生产效率,缩短加工工艺周期。