牛粪、羊粪及混合发酵产氢能力的比较研究
2014-11-13孙学习高广颖任保增
孙学习,高广颖,任保增
(1.郑州大学化工与能源学院,郑州450001;2.中州大学 化工食品学院,郑州450044)
利用牲畜粪便及堆肥进行厌氧发酵,不仅减少了废物对环境的污染,还可以得到清洁高效的能源氢气[1-3]。厌氧发酵的影响因素主要包括四个方面:发酵菌种的来源、底物的种类及浓度、厌氧反应器的结构、酸碱度以及温度等[4],尤以底物的浓度和发酵菌种的来源对厌氧发酵产氢的影响较大。大部分研究者只进行了单一动物粪便和活性污泥的发酵研究,进行混合堆肥研究的报道很少。本研究用间歇实验方法,在37℃、初始pH 7.0和蔗糖20 g/L时,研究了预处理的牛粪和羊粪及混合菌对发酵产氢能力的影响。
1 材料与方法
1.1 混合菌种来源
采自郑州北郊的牛粪堆肥和新鲜羊粪,牛粪堆肥和新鲜羊粪经过煮沸15min和强制曝气2h富集产氢菌种,经过滤网过滤取上清液作为生物产氢的菌种来源。
1.2 实验仪器与方法
实验仪器:GC900型气相色谱仪;THZ-82B型气浴恒温振荡器;微波密封消解仪;6219型精密酸度计。
发酵产氢实验在250mL的锥形瓶中进行。实验过程中所采用营养液组成为(g/L):NiCl2·6 H2O 0.002;K2HPO4·3 H2O 6;NaHCO330;MgCl2·6 H2O 0.080;NH4Cl 6;NaH2PO4·2H2O 6;FeSO4·7 H2O 15。在实验过程中,锥形瓶中根据需要分别加入100mL热处理15min后的牛粪、牛粪堆肥和新鲜羊粪以及相应质量的蔗糖,然后加入10mL营养液,用去离子水把混合液的体积定容到200mL,接着用一定浓度的酸碱溶液把锥形瓶内混合液的酸碱度调至中性,用纯氮气在锥形瓶内吹脱3min,排除里面的氧气,最后及时用橡胶塞密封,在恒温气浴摇床中进行发酵培养,摇床转动速度控制在140r/min,温度为37℃,每个实验取3个平行样。……
