污水厂剩余污泥水解及其厌氧发酵产氢技术研究

发布时间：2021-01-30 00:26

　　城市污水处理过程中会产生大量的剩余污泥,污泥的处理是污水处理厂所面临的一个重要问题。污泥中含有大量有机物,如蛋白质、碳水化合物等。目前较常用的污泥处理方法是厌氧消化,一方面能够减少污泥的重量和体积,另一方面能以沼气（主要成分为甲烷）的形式回收污泥中生物质能。但污泥中的有机物大部分为细胞物质,这些有机物为细胞壁所包裹,难以为微生物所利用,微生物要利用这些物质,首先必须水解污泥中微生物的细胞壁,将胞内物质释放出来,使之转化为溶解性物质。正是这个水解过程造成污泥消化过程停留时间长。氢气是污泥厌氧消化的一种中间产物,在厌氧初期的水解酸化阶段产生,随后会迅速被污泥中存在的甲烷菌和硫化菌等耗氢菌所消耗,因此通常很难在污泥的厌氧消化过程中获得氢气。如果通过适当的预处理使污泥融胞、释放有机质,并抑制耗氢菌,则可获得稳定的产氢量。氢气是清洁能源,燃烧时仅产生水。而且氢气燃烧产生的热量（142.35 kJ/g）是碳氢燃料的2.75倍。因此,收获氢气更具有很高的经济价值。本课题立足于国内外最新的研究成果,对污泥水解和污泥发酵产氢进行了较系统的研究。运用热处理、超声波处理和微波处理3种方法预处理污水厂剩余污泥... 

【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【部分图文】：

丙酮酸脱羧作用中产H2过程（梭状芽胞杆菌型）

Fig. l.1 The oxidative decarboxylation of the keto-acetic acid to produce hydrogen(Clostridium bacillus)图1.2 甲酸裂解产H2过程（肠道杆菌型）Fig. l.2 Fragmentation of formic acid to produce hydrogen (Intestinal bacillus)2NADH +H→NAD+H++6

PH作用生物产氢：这种作用主要存在于古细菌中。它以辅酶电子供体，发酵过程中产生的过剩还原力通过与铁氧还蛋白系进行处置。Pyrococcus friosus在含Ni的硫氢化酶的催化下发酵成有机酸、CO2和H2，就是NADPH作用产氢[48]。氧发酵产氢的生物化学原理氧环境条件下，有机底物氧化还原过程中，受氢体辅酶 NA氢酶作用脱去的氢质子而生成 NADH 或 NADPH。在无氧外氧细菌体内底物脱氢后产生的还原力[H]=未经呼吸链传递而代谢产物接受，此过程中产生的 NADH 或 NADPH 通过厌氧 NADPH 上的氢使其氧化，并产生氢气[49,50]。在厌氧产氢细 或 NADPH 的平衡，如果 NADH 或 NADPH 循环不再生，则，生物代谢过程被抑制。所以，NADH 或 NADPH 循环再生图1.3 H+和NADH还原氧化反应示意图Fig. l.3 Diagram of oxidation reduction reaction of H+ and NADH


本文编号：3007884