厌氧活性污泥中混合产氢菌群的富集及产氢特性的分析

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1、浙江大学硕士学位论文摘要摘要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

2、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"C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

3、是葡萄糖>果糖>半乳糖>木糖发，且10．209／L的底物浓度较适合发酵产氢。最后，采用NaCS(硫酸纤维素钠Sodiumcellulosesulfate)／PDMDAAC(聚二甲基--_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1．59／L提高到3．29／L。固定化细胞的最适发酵温度提高至1J40。C，最佳底物浓度为209／L。在连续15批的摇瓶发酵中，微胶囊表现出良好的稳定性，囊内茵体浓度显著提高，氢气产率维

4、持于1．73．1．81molH2／molglucose，发酵时间由48小时缩短至24／ix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。关键词：生物制氢；厌氧活性污泥；混合菌群；NaCS／PDMDAAC微胶囊；固定化细胞II浙江大学硕士学位论文AbstractAbstractInordertoenrichhydrogenproductionbacteriaandremovehydrogenconsumingbacteria,fourprocesses(heat-shock

5、,acid，baseandchloroform，respectively)wereconductedinbatchteststoevaluatetheirsuitabilityintheconstructionofmixedhydrogenproductionflorafromdigestedsludge．Theexperimentalresultsshowedthatchloroformprocessirreversiblykilledlotsofhydrogenproductionbacteria,whileheat-shock，acida

6、ndbaseprocessescouldefficientlyadjustflorastructureandenrichhydrogenproductionbacteria．Forfermentativehydrogenproductionfromglucose，thedigestedsludgepretreatedbyheat-shock(121℃，8min)，acid(pH=4)，andbase(pH=10)resultedinanincreaseof216％，141％and128％inhydrogenyieldrespectively．T

7、heresultof16SrRNAgenesequenceanalysisindicatedthatEnterobacterwasthepreponderantbacteriainthemixedhydrogenproductionfloraconstructedafterheat-shock，acidorbaseenrichmentprocesses．ThenexperientswereconductedtOinvestigatehydrogenproductionperformancebythismixedfloraatvariousini

8、tialpH，fermentativetemperatures，inoculationvolumesandsubstratetypesrespecti