兼性厭氧產(chǎn)氫菌的靜態(tài)優(yōu)化培養(yǎng)及連續(xù)發(fā)酵產(chǎn)氫研究.pdf

1、煤炭等常規(guī)能源的日益消耗殆盡以及對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染，使得新能源的開發(fā)利用顯得尤為重要。氫氣作為一種清潔高效的能源，在工業(yè)上有著廣闊的應(yīng)用前景。微生物發(fā)酵制氫因其具有無污染、可再生、能利用有機(jī)廢棄物等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為產(chǎn)氫研究的熱點(diǎn)。而兼性厭氧菌又由于易于保存和運(yùn)輸，應(yīng)用范圍更廣，對(duì)氧環(huán)境具有較高的適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為具有更高的應(yīng)用價(jià)值，因此進(jìn)行兼性厭氧菌的篩選及深入研究具有重要的意義。
　　 本文主要采用雙層厭氧平板法從污水池中多次篩

2、選得到兼性厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫菌，經(jīng)純化及生理生化性質(zhì)鑒定，為鏈球菌屬(Streptococcus)。
　　 實(shí)驗(yàn)研究了在靜態(tài)培養(yǎng)條件下，pH、葡萄糖、溫度、酵母膏等因素對(duì)菌株發(fā)酵產(chǎn)氫的影響，并通過比較發(fā)酵過程中不同發(fā)酵時(shí)間段的產(chǎn)氫性能，獲得最適發(fā)酵時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在24～36h時(shí)，產(chǎn)氫率最高，為0.44mmol(L·h)，培養(yǎng)至第48～60h時(shí)，其產(chǎn)氫量占總產(chǎn)氫量的89.2％，表明達(dá)到該菌株的最優(yōu)發(fā)酵產(chǎn)氫時(shí)間。實(shí)驗(yàn)優(yōu)化得到最適宜的

3、產(chǎn)氫條件為：pH為7.0，葡萄糖濃度為20g/L，溫度為37℃及酵母膏濃度2.0g/L，其48h的發(fā)酵產(chǎn)氫量達(dá)21.07mmol/L，為優(yōu)化前的4.14倍。同時(shí)，進(jìn)行了菌株生長及葡萄糖降解隨發(fā)酵時(shí)間變化的研究，得到菌株的靜態(tài)生長曲線及底物消耗隨時(shí)間變化的規(guī)律。
　　 采用連續(xù)流攪拌反應(yīng)器，以葡萄糖為底物，研究了厭氧發(fā)酵制氫反應(yīng)器擬穩(wěn)定運(yùn)行的參數(shù)。并通過多種參數(shù)的測(cè)定，分析了產(chǎn)氫菌在擬穩(wěn)態(tài)條件下進(jìn)口葡萄糖濃度及水力停留時(shí)間對(duì)菌濃度

4、、產(chǎn)氫率、葡萄糖降解量、未降解葡萄糖濃度、比產(chǎn)氫率的影響。研究結(jié)果表明：在HRT=12h、進(jìn)口葡萄糖濃度為25g/L時(shí)獲得最高菌濃度，為0.27g/L。而當(dāng)HRT=8h、進(jìn)口葡萄糖濃度為20g/L時(shí)，獲得最大產(chǎn)氫能力，其中比產(chǎn)氫率達(dá)到9.79mmol/(h·g drycell)，產(chǎn)氫率為1.56mmol(L·h)。同時(shí)研究了進(jìn)口pH對(duì)連續(xù)發(fā)酵產(chǎn)氫率的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)進(jìn)口pH為8.0時(shí)，產(chǎn)氫率達(dá)到1.78mmol/(h·L)，反應(yīng)器內(nèi)pH值為

5、3.74。
　　 最后，運(yùn)用動(dòng)力學(xué)理論建立了兼性厭氧產(chǎn)氫菌靜態(tài)生長模型：y=0.043+0.062/1+101.62*(2.98-t)
　　 建立了細(xì)菌連續(xù)發(fā)酵產(chǎn)氫擬穩(wěn)態(tài)時(shí)菌濃度關(guān)于進(jìn)口底物濃度影響的動(dòng)力學(xué)模型：CX=0.2CS/1.76+CS+0.12(CS0-CS)
　　 建立了連續(xù)流攪拌發(fā)酵擬穩(wěn)態(tài)條件下流速影響的微生物生長模型及底物消耗的動(dòng)力學(xué)模型：CS=0.281D/0.219-DCX=0.001D/0.