厌氧活性污泥中混合产氢菌群的富集及产氢特性的研究
氢气作为一种清洁能源引起人们普遍重视，而从厌氧活性污泥中富集混合菌群发酵产氢是未来主要研究方向.本文从富集产氢菌群出发，在优化产氢条件，微囊化培养混合产氢菌群等方面开展了有益的尝试，主要研究内容如下：
为了富集产氢菌、去除耗氢菌，采用了热、酸、碱、三氯甲烷等四种方法来处理厌氧活性污泥。结果表明，三氯甲烷处理法在去除耗氢菌的同时，不可逆地杀灭了大量产氢菌；不同程度的热处理、酸处理和碱处理可有效调整菌群结构，富集产氢菌群。经121℃、8min热处理、pH=4酸处理、pH=10碱处理后，厌氧活性污泥中混合产氢菌群的氢气产率较对照组分别提高了216％、141%和128%。16SrRNA序列分析表明，热、酸或碱这三种简单的富集方法，构建了以肠杆菌属为优势菌种的混合产氢菌群。
本文接着考察了初始pH值、发酵温度、接种量和不同糖源等生态因子对上述获得的混合产氢菌群的影响。结果表明，不同初始pH值对发酵体系的影响不大；温度会影响混合菌群的生长和代谢过程，37℃是最佳产氢发酵温度，在此温度下的氢气产率为1.18molH2/molglucose;10%的接种量较为适宜，此时的氢气产率、菌体浓度和底物利用率均较高。产氢菌群对糖源有一定偏好性，以不同糖源为底物的氢气产率由高到低分别是葡萄糖＞果糖＞半乳糖＞木糖发，且10-20g/L的底物浓度较适合发酵产氢。
最后，采用NaCS(硫酸纤维素钠Sodium cellulose sulfate)/PDMDAAC(聚二甲基二烯丙基氯化铵Ploy-dimethyl-dially-ammonium-chloride)微胶囊体系把混合产氢菌群固定于其中．固定化后氢气产量比游离细胞增长30%以上，菌体浓度从1.5g/L提高到3.2g/L。固定化细胞的最适发酵温度提高到40℃，最佳底物浓度为20g/L。在连续15批的摇瓶发酵中，微胶囊表现出良好的稳定性，囊内菌体浓度显著提高，氢气产率维持于1.73-1.81molH2/molglucose，发酵时间由48小时缩短至24小时，平均产氢速率提高了198.6%。同时还发现发酵产物中有较高比例的丁酸和乙酸，这对多产物联产、平衡碳源等具有积极意义。
生物制氢;厌氧活性污泥;混合产氢菌群;NaCS/PDMDAAC;微胶囊体系;固定化细胞
浙江大学
硕士
生物化工
姚善泾
2010
中文
TQ116.29;Q814.2
83
2011-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）