厌氧甲烷化中互养微生物种间直接电子传递的构建与强化

发布时间：2021-09-30 07:52

　　厌氧甲烷化是实现污染物能源化最现实、最有效的方法之一。氢气作为有机物厌氧氧化的产物,必须依靠耗氢微生物的持续消耗,才能维持厌氧氧化的顺利进行。因此,在过去的半个世纪,氢气作为厌氧呼吸的电子载体,即种间氢气传递（IHT）,被认为是厌氧消化的内在机理。然而,基于IHT的生物电子链接脆弱,相关微生物极易受环境条件（如pH、有机负荷、毒性抑制剂等）的影响,造成厌氧体系内氢气分压升高,破坏产甲烷代谢的平衡,最终导致厌氧甲烷化的停滞。近年来,由电活性微生物（如Geobacter等）驱动的产甲烷微生物电解池（MEC）作为一种新型能源策略受到广泛关注。这种在厌氧消化器中直接置入电极的单室产甲烷MEC拓宽了厌氧甲烷化的途径。更重要的是,基于Geobacter和产甲烷菌构建的MEC有望形成另一种全新的厌氧甲烷化模式——直接种间电子传递（DIET）。然而,DIET在常规厌氧体系内还存在诸多未知的问题,如DIET在厌氧系统的构建与强化、运行特性以及底物可利用性等。基于上述考虑,本研究在常规厌氧消化器内,通过引入外加电场、填充导体材料以及投加乙醇等方式,构建并强化产甲烷DIET,维持厌氧体系内酸性平衡和产甲烷代... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：188 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

种间氢气传递的原理图

常出现的酸败现象，出现后易于调整与恢复，提高了系统的抗冲击能力。??产酸菌的世代周期要远远短于产甲烷菌，产酸菌的产生有机酸速度要高于产有机酸的速率，在两相厌氧工艺中产酸相或酸化相反应器的体积总是小于产器的体积。??相比单相厌氧工艺，对于高浓度有机废水、含有毒物质及难降解物质的工业，两相厌氧工艺具有很大的优势，能够得到满意的处理效果。??生物电解池??生物电解池的基本原理与构型??生物电解池（Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ?Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ?Ｃｅｌｌ，ＭＥＣ）是在微生物燃料电池（Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ?ＦＣ）基础上形成的污染物能源化新方法［２９？］。ＭＥＣ的基本原理是：附着在面的电活性微生物（也称为产电菌，ｅｘｏｅｌｅｃｔｒｏｇｅｎｓ）将有机物氧化为电子、质碳；电活性微生物通过胞外电子传递机制将电子传递至阳极；在外加电场的子经外电路由阳极传递至阴极，并结合氢离子产生氢气（图１．３）［２９，３２］。??

图１．４双室产甲烷ＭＥＣ的原理图???Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｗｏ－ｃｈａｍｂｅｒ?ｍｅｔｈａｎｅ－ＥＣ，产甲烷ＭＥＣ具有以下优势：??

【参考文献】：
博士论文
[1]生物质微生物电解池强化产氢及阳极群落结构环境响应[D]. 路璐.哈尔滨工业大学 2012

硕士论文
[1]餐厨垃圾厌氧消化产甲烷工艺条件优化[D]. 张杰.北京化工大学 2016
[2]微生物电解池新评价指标应用及放大式反应器产甲烷分析[D]. 白舜文.哈尔滨工业大学 2014
[3]两相厌氧工艺处理甲醇废水的生产性试验研究[D]. 赵金.哈尔滨工业大学 2008
[4]产氢产乙酸细菌在厌氧产酸体系中的微生态机理分析[D]. 李艳娜.江南大学 2008



本文编号：3415433