玉米秸秆发酵产氢实验研究

【摘要】：氢气是一种清洁的可再生能源,在燃烧过程中除生成水外,不产生导致环境恶化的碳基化合物。近年来,随着人们对能源的需求剧增,石油价格持续攀升,能源短缺和环境污染问题已对我国经济的可持续发展带来严峻的挑战。因此,寻找替代能源、开展可再生能源的研究,对于维护国家的能源战略安全、减少环境污染具有十分重要的意义。生物质厌氧发酵生物制氢技术利用微生物分解有机废弃物制备氢气,起到了除废和环保的双重目的,因而具有良好的应用前景。 本文在批式实验研究成果的基础上,以农业废弃物玉米秸秆为产氢原料,以牛粪堆肥为产氢菌源,在5立升规模的混合式制氢反应器中通过厌氧发酵产生氢气,取得了有意义的研究结果。 1.以牛粪堆肥作为天然厌氧微生物来源,用蔗糖作为菌种培养驯化的底物,研究了产氢菌种的富集方法、培养方式和驯化条件。结果表明:先煮沸菌源溶液15min,接着曝气2h,经这种方法处理过的菌源富集产氢菌种效果好,接种到反应器中反应产氢能力达到141.86ml/g,接种后仅10h开始产气;提出采用半连续培养方式对菌种进行培养,当培养时间12h时,用更换新鲜培养液或者添加NaOH的方法控制pH值,能提高菌种活性,同时产氢能力增加;当对菌种驯化培养时,控制容积负荷在50±2g/(1·d)较为适宜,此时产氢能力高达175.14ml/g,反应器产氢速率150.93ml/(1·h),平均氢浓度为54.88%,COD的平均去除率30%。 2.在5升规模的制氢反应器中,研究了玉米秸秆厌氧发酵产氢工艺,对有关工艺参数进行了探索。实验结果表明该工艺在5升规模反应器中的适宜运行参数为:温度:36±1℃,反应pH值:5.2～5.4,搅拌转速:100～120r/min,初始秸秆浓度:10g/1,进料时间间隔:8～9h。在适宜的运行条件下,玉米秸秆生物制氢在该反应器的最高持续产H_2能力为103.45ml/(1·h),最高比产氢率为108ml/g秸秆,生物气中平均氢浓度45%。分析了反应的代谢产物,主要发酵(酸化)产物为挥发性脂肪酸(乙酸和丁酸)、氢气、二氧化碳和代谢的末端产物。气相中没有检测到甲烷。液相代谢产物中丁酸含量始终比较高,可以判定玉米秸秆生物制氢在该5升反应器内的发酵类型属于丁酸型发酵产氢。 【关键词】：生物制氢 厌氧发酵 玉米秸秆 富集
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TQ116.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 选题背景10-12
• 1.2 生物制氢研究现状12-16
• 1.2.1 光合法生物制氢技术13-14
• 1.2.2 发酵法生物制氢技术14-15
• 1.2.3 小结15-16
• 1.3 发酵法制氢的底物研究现状16-17
• 1.4 同课题组发酵制氢研究进展17
• 1.5 本文的意义和研究目标17-18
• 2 实验方法18-25
• 2.1 实验原料与仪器18
• 2.2 实验装置与工艺流程18
• 2.3 实验方法18-25
• 2.3.1 菌种来源和富集18-20
• 2.3.2 菌种的培养与驯化20
• 2.3.3 运行操作20
• 2.3.4 实验分析项目和方法20-25
• 2.3.4.1 气相组分分析21
• 2.3.4.2 液相发酵产物分析21-24
• 2.3.4.3 化学需氧量(CODcr)的测定24-25
• 3 菌种的富集、培养与驯化25-35
• 3.1 菌种预处理方式对底物产氢能力的影响25-28
• 3.1.1 菌种预处理方法一25-27
• 3.1.2 菌种预处理方法二27-28
• 3.1.3 两种预处理方法的总结28
• 3.2 进料方式对产氢能力的影响28-31
• 3.2.1 1号实验培养过程中pH变化与产氢能力的关系29-30
• 3.2.2 1号和2号实验结果比较30-31
• 3.3 有机负荷对产氢能力的影响31-33
• 3.3.1 有机负荷对产氢能力的影响31-33
• 3.3.2 氢气浓度、COD去除率随培养时间的变化趋势33
• 3.4 小结33-35
• 4 玉米秸秆发酵产氢小型放大实验研究35-48
• 4.1 发酵温度对产氢能力的影响36-37
• 4.2 反应pH值对产氢能力的影响37-40
• 4.3 搅拌转速对产氢能力的影响40-41
• 4.4 秸秆初始浓度对产氢能力的影响41-43
• 4.5 产氢微生物的代谢特性43-44
• 4.6 进料时间对产氢能力的影响44-46
• 4.7 小型放大实验和批式实验结果比较46
• 4.8 小结46-48
• 5 结论与建议48-50
• 5.1 结论48-49
• 5.2 建议49-50
• 参考文献50-54
• 读研期间发表论文情况54-55
• 致谢55

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

绿色可再生能源之生物质能源    方新湘;白云;陈爱华;朱海霞;

生物质发酵制氢细菌的富集优化研究及产氢过程分析    计新静

不同接种物对牛粪高温厌氧发酵过程的影响    余建峰

玉米秸秆厌氧发酵生物制氢放大实验研究    胡庆丽

不同施氮方式和生物种衣剂对春玉米生理特性、产量及品质的影响    刘迎雪

树立“两自”观念 注重课堂实践    郑敏

半自然水域中长江江豚饲养水体理化因子分析    糜励,于道平,蒋文华,周凤

亚甲蓝分光光度法测定土壤中硫化物    何前锋,吕雁

大肠杆菌革兰氏染色影响因素分析    凌琪,王敏

淮河中下游底泥中的重金属与有机质研究    贺勇;黄河;严家平;

COD开管消解测定法的试验研究    王敏;

离子选择电极法测定土壤中氟的方法改进    张冬英,周世厥

分子水平上的微生物研究技术与方法进展    赵跃光;

高山茭白基地农业环境质量监测与评价    何爱兰,朱圣潮

液体发酵平菇菌株的诱变选育    王淑芳;卜庆梅;刘泽隆;杨立红;

熏蒸对土壤氮素转化的影响    颜冬冬;毛连岗;谢红薇;郭美霞;王秋霞;李园;曹坳程;

纤维素生产燃料乙醇技术概述    吴昊;解生权;韩晓颖;

铀离子的微生物富集回收技术    柏云;朱晓红;仲敬荣;褚明福;

不同腐植酸原料中的微生物分离与鉴定    肖晶晶;郭萍;田云龙;于江;朱昌雄;

水中多环芳烃类化合物液相色谱荧光检测分析    李荷濛;杨勇;杨海宁;徐仁英;杨孟铭;

水中酚类化合物(液相色谱法)测定实验报告    李荷濛;杨勇;杨海宁;徐仁英;杨孟铭;

对4-氨基安替比林萃取光度法测定水中酚类物质的探讨    张江丽;杨晓光;郑江;

天然水中HCO_3~-、SO_4~(2-)的快速连续测定    陈思萍;

铬渣的生物治理与资源化新技术研究    柴立元;龙腾发;朱文杰;李雄;王庆伟;盛灿文;邓荣;

分光光度法测定底质中的有机质    杨倩;史永松;

城市生态风险评价研究    邱桔

阳极氧化预处理铝基体新型涂层的制备及其海洋防腐防污功能的研究    刘通

颗粒污泥用于污水生物除磷及剩余污泥中磷回收技术研究    黄宇

地下水中BTEX的迁移规律及其原位生物修复技术研究    刘秀丽

循环冷却水水质条件对生物粘泥性质及控制的影响研究    马涛

城市污水处理厂中氨氧化菌及细菌群落结构与功能研究    王晓慧

分散式养猪废水处理技术工艺研究    杨利伟

不同代谢类型细菌的产氢效能及作用机制研究    张露思

厌氧微生物法同步脱除混合气体中二氧化硫和一氧化氮的工艺研究    韩雅琼

L-缬氨酸高产菌株的选育及其特性的初步研究    刘焕民

谷氨酰胺合成酶产酶菌株的筛选    刘川顺

杜氏盐藻异养转化藻株的鉴定及初步功能分析    吕文兵

冷却牛肉假单胞菌生长动力学模型及货架期预测模型的研究    张一敏

耐高渗（高糖）酵母菌株的选育    赵硕

亚硝基胍诱变选育L-苏氨酸生产菌及其两个关键酶活性的测定    王扬

新疆传统奶疙瘩中乳酸菌的分离筛选及奶疙瘩生产工艺优化的研究    彭斌

微米级亲和凝胶载体的制备及其亲和吸附蛋白质研究    唐雪珍

旁侧化学除磷-SBR工艺处理小城镇污水工艺的研究    罗彦章

西苕溪流域内典型土壤及沉积物对磷吸附解吸特性研究    张赫斯

人工湿地植物根际微生物遗传多样性分析与功能鉴定    张珍妮

BA-生物种衣剂在番茄上的应用效果    方新,王志学,冯健

我国农作物秸秆综合利用与循环经济    任仲杰;顾孟迪;

能源植物资源及应用潜力概述    何会流;

氮肥不同用量对玉米产量的影响及肥效分析    詹其厚

利用有机质发酵产氢的影响因素与应用前景    曹东福;黄兵;张续春;

玉米秸秆厌氧生物发酵制氢的特性研究    孙学习;李涛;任保增;樊耀亭;

生物质能的开发利用    迟姚玲;丁福臣;易玉峰;冀德坤;王虹;

硝酸还原酶作为作物育种的生化指标的研究    林振武;陈敬祥;

脲酶抑制剂的研究进展    宁国辉,刘树庆,张笑归

ZSB生物种衣剂对水稻细菌性条斑病抑制及增产效应研究    徐嘉生,商晗武,王济良,郑兴苗

细菌暗-光发酵联合产氢方式及产氢能力    王爱杰;刘颖;任南琪;丁杰;刘冰峰;邓娴;

氮肥对夏玉米籽粒库容建成和充实的影响机理    魏亚萍

利用玉米秸秆制取燃料乙醇的关键技术研究    陈明

玉米秸秆预处理及对发酵产氢效果影响研究    曾召刚

稻田土壤对甲烷的吸收作用及其影响因素研究    张弛

有机废弃物厌氧发酵特性的研究    周岭

玉米蛋白酶解制备高F值低聚肽及应用研究    林莉

长期施用生物有机肥对冬小麦和夏玉米生产效应的研究    周莉华

新型缓控释肥脲酶抑制剂选配及其肥效研究    宁国辉

有机无机肥料配合施用对高油玉米品质及产量的影响    贾士芳

啤酒糟和玉米秸秆厌氧发酵生物制氢的研究    张高生

微生物降解玉米秸秆生产单细胞蛋白的研究    梁新红

玉米氮素效率及其生理特性研究    孙年喜

干物质浓度对菠萝叶渣干式厌氧发酵产沼气的影响    邓怡国;王金丽;孙伟生;焦静;郑勇;王刚;

稀酸强化水解对玉米秸秆发酵产氢能力的影响    孙学习;李俊峰;李涛;曾召刚;任保增;樊耀亭;

桉树树皮化学成分分析    蓝玉姣;陈奎;何其飞;符韵林;陈松武;

温度对高浓度恒温厌氧发酵产沼气成分的影响    李金平;周丹丹;张庆芳;翟盼盼;冯荣;

低氮胁迫不同氮效率基因型茄子光合特性差异    董玥;陈雪平;赵建军;王彦华;李青云;罗双霞;申书兴;

光照对互花米草厌氧消化过程的影响    陈广银;郑正;邹星星;方彩霞;杨世关;

温度对红薯酒糟沼气发酵的影响    李美群;熊兴耀;谭兴和;周红丽;邓洁红;苏小军;李清明;彭丹;王丹;

稀酸强化水解对玉米秸秆发酵产氢能力的影响(摘要)(英文)    孙学习;李俊峰;李涛;曾召刚;任保增;樊耀亭;

有机固体废物干法厌氧发酵技术研究综述    叶小梅;常志州;

蔬菜废弃物厌氧发酵制取沼气的试验研究    刘荣厚;王远远;孙辰;梅晓岩;

马铃薯、红薯、木薯酒糟制取沼气的对比分析    周红丽;谭兴和;熊兴耀;李美群;苏小军;杨晓军;

生物预处理玉米秸秆厌氧干发酵特性及沼渣基质利用的研究    赵玲

基于能值理论的发酵法生物制氢技术环境—资源—经济综合效率评价    陈鸣岐

稀土钙钛矿型催化剂超临界水气化玉米秸秆制合成气性能研究    武君

不同大豆品种叶片含氮代谢物的变化及SSR标记分析    王乾钦

再生植物纤维厌氧发酵生物制氢试验研究    章佩丽

微生物发酵产正丁醇工艺条件研究    孙超

生物质发酵制氢细菌的富集优化研究及产氢过程分析    计新静

光发酵厌氧流化床制氢反应器载体优化与运行特性研究    任宏宇

蔬菜废弃物沼气发酵工艺条件及沼气发酵残余物综合利用技术的研究    王远远

氮素用量对饲用玉米氮代谢的影响    于秋竹

有机垃圾厌氧发酵过程性能预测系统建模与实验验证    李庆林

蓝藻厌氧发酵产沼气的研究    胡萍

玉米秸秆厌氧生物发酵制氢的特性研究    孙学习;李涛;任保增;樊耀亭;

玉米秸秆厌氧发酵制氢的实验研究    李宪民;江振西;李涛;任保增;

生物制氢和氢能发电    王建涛;李柯;禹静;

添加蚓粪对玉米秸秆厌氧发酵产气特性的影响    邹星星;郑正;陈广银;罗艳;

玉米秸秆预处理对厌氧发酵制氢影响的研究    曾召刚;孙学习;李涛;任保增;樊耀亭;

有机废弃物厌氧发酵参数优化对产氢的影响    仲云龙;姚建松;李建平;吴迪;

生物制氢研究进展(Ⅰ) 产氢机理与研究动态    柯水洲;马晶伟;

农作物秸秆废弃物厌氧发酵生物制氢的研究    李燕红;林钰;杏艳;樊耀亭;张亚辉;

木质纤维素生物转化氢气技术及前景    宋佳秀;任南琪;邢德峰;

海藻类生物质废弃物的发酵生物制氢研究    潘春梅;李卓;樊耀亭;金美方;

玉米秸秆厌氧发酵制氢的实验研究    胡庆丽;宋亚婵;任保增;

水解预处理对秸秆类生物质发酵生物制氢的影响    马红翠;陈景润;樊耀亭;

~(13)C标记玉米秸秆分解过程中有机碳变化规律研究    暴春平;郭岩彬;杨景娜;吴文良;孟凡乔;

不同加水量对玉米秸秆发酵酒精的影响    董惠钧;李华;贾士儒;

玉米秸秆的饲料加工利用技术探析    侯方安;康云友;

玉米秸秆双孢蘑菇冬种技术的研究与推广    孟丽;许桂芳;

利用玉米秸秆制备定向刨花板的研究    杨蕊;

长期施用玉米秸杆对黑土团聚体中腐殖质组成和性质的影响    陈辉;窦森;

玉米秸秆颗粒燃料致密成型电耗测试    李在峰;雷廷宙;何晓峰;杨树华;

玉米秸秆微贮喂牛效果好    辛志;白春会;丁玉臣;曹桂霞;

玉米秸秆做温室：省钱效益高    乐亭县乐亭镇农业办 李世珍

广平4.5万亩秸秆变成饲料“罐头”    马永存、宁学玲、姜艳

广平秸秆饲料“远嫁”韩国    记者 郑惠华通讯员 马永存 郝爱良

玉米秸秆变成金    张相 罗立源 记者　付强

玉米秸秆饲料加工十大技术    

13万亩玉米秸秆何时生金    本报记者 杨涛军

冬季如何堆制玉米秸秆肥    吴凡

开鲁县为玉米秸秆管理“立法”    杨卫东

玉米秸秆栽培食用菌要点    沈瑞

山东张店：玉米秸秆变成宝贵资源    本报记者 单保江通讯员 张秀贵

以赤糖为基质的生物制氢生态系统与工艺    岳莉然

“活性污泥—生物膜”一体式复合生物制氢工艺的运行与控制    韩伟

重组产气肠杆菌提高产氢效率的研究    赵锦芳

微波辅助下木质纤维素降解与溶解过程的研究    牟莉

基于能值理论的发酵法生物制氢技术环境—资源—经济综合效率评价    陈鸣岐

基于能值理论的发酵法生物制氢技术环境—资源—经济综合效率评价    陈鸣岐

甘蔗压榨汁制氢系统的工程控制对策及其微生物群落研究    焦安英

玉米秸秆保质贮存及水热反应处理提高可生化性方法的研究    孙优善

生物质发酵制氢过程参数优化及机理研究    郭毅萍

砂姜黑土区小麦玉米一年两熟秸秆全量还田对夏玉米生育及产量影响研究    沈学善

玉米秸秆发酵产氢实验研究    唐大惠

玉米秸秆厌氧发酵制氢实验研究    李扬

玉米秸秆厌氧发酵试验研究    罗志华

固定化产氢污泥降解高浓度有机废水制氢研究    罗欢

玉米秸秆厌氧发酵生物制氢放大实验研究    胡庆丽

纤维素酶高产菌株选育与玉米秸秆生产酒精工艺研究    王倩

甜椒有机栽培基质的研究    边鸣镝

微生物处理玉米秸秆生产蛋白饲料的研究    张红莲

玉米秸秆干发酵产沼气工艺试验研究    武少菁

不同预处理对小麦秸秆和玉米秸秆厌氧发酵产气特性研究    季艳敏