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影響污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫的因素

影響和控制污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫的過程有多種因素，如：初始pH、氫分壓、污泥濃度等。

初始pH的影響

pH不僅影響微生物生長過程中體內(nèi)的酶促反應活動，還影響細胞質膜的滲透性與結構的穩(wěn)定性，影響營養(yǎng)物質的吸收，進而影響微生物的新陳代謝和生長速度。通常污泥厭氧發(fā)酵細菌的Z適生長pH為5.0～6.0,其中產(chǎn)氫菌的Z適生長pH為5.5左右。在厭氧發(fā)酵制氫反應器內(nèi)pH為4.5～6.0時為丁酸型發(fā)酵，系統(tǒng)有較高的氫氣產(chǎn)率。

通過研究pH和底物葡萄糖濃度對產(chǎn)氫過程的影響發(fā)現(xiàn)，污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫的ZpH為5.5.ChiuyueLin等以木糖為底物，利用市政污泥為產(chǎn)氫微生物，研究了不同pH和底物濃度對微生物厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫的影響。試驗表明，當pH在6.0～7.0時，微生物的產(chǎn)氫能力Z大，這可能和所采用的產(chǎn)氫基質類型和產(chǎn)氫菌有關。

在污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)中，擁有較高的初始pH可使系統(tǒng)具有一定的堿度，中和在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性酸，以緩解系統(tǒng)pH下降對污泥中產(chǎn)氫菌的抑制作用,提高其產(chǎn)氫效率。

氫分壓的影響

氫氣分壓對污泥厭氧發(fā)酵制氫效果有很重要的影響，H2濃度的升高會影響產(chǎn)氫菌的代謝途徑，生成乙醇、乳酸和丙酮等一些還原性物質，影響產(chǎn)氫效率。V. Lin等通過向反應器中充入N2,增加污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)中氣體的混合程度以減少氫氣分壓，使氫氣順利逸出，大大提高了產(chǎn)氫菌的反應速率、比產(chǎn)氫率和產(chǎn)氫率。B. Mandal等將污泥厭氧發(fā)酵制氫反應器壓力由1.013×105 pa 降至0.506×105 pa時，系統(tǒng)氫氣產(chǎn)量可提高.

污泥濃度的影響

在對不同濃度的熱處理污泥進行厭氧發(fā)酵時發(fā)現(xiàn)，當熱處理污泥的pH在6.5～8.0時，污泥濃度越高，產(chǎn)氫量越多，當污泥質量濃度為17.60 g/L時，產(chǎn)氫體積達到28.63 mL.污泥濃度過高或過低都會影響氫氣產(chǎn)率，這是因為污泥濃度過高時，污泥中溶解性有機物也隨之增加，微生物大量聚集且迅速產(chǎn)氫，致使反應瓶中的氫氣量迅速累積，造成系統(tǒng)氧分壓過高，進而影響氫氣的進一步生成;當污泥濃度過低時，可溶解性有機物較少，微生物數(shù)量減少，產(chǎn)氫量不足。

除上述影響因素外，溫度也是影響厭氧微生物生長和繁殖的重要因素，目前國內(nèi)外研究普遍認為在中溫(30～35 ℃)條件下，發(fā)酵產(chǎn)氫效率佳，也有少數(shù)報道產(chǎn)氫菌產(chǎn)氫效率在高溫域(如55 ℃等)較高。劉和等研究了碳氮比對厭氧發(fā)酵類型的影響，結果表明，當碳氮比為12時，消化鏈球菌屬為優(yōu)勢菌群，相對豐度占34%,發(fā)酵類型為乙酸型發(fā)酵; 當碳氮比為56時，優(yōu)勢菌群為丙酸桿菌屬和梭菌屬，發(fā)酵類型呈丙酸型發(fā)酵;而當碳氮比處于156時，梭菌屬的相對豐度達到41%,形成丁酸型發(fā)酵。*等的研究結果表明，當碳氮比>200時，發(fā)酵類型呈乙醇型發(fā)酵，且此時產(chǎn)氫效率佳。

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