摘要：沼液資源化利用將是未來熱點(diǎn)問題,首次嘗試研究利用光合細(xì)菌處理沼液廢水的產(chǎn)氫工藝條件,探討反應(yīng)預(yù)處理時(shí)間、光照度、溫度、沼液的pH值和接種量因素對(duì)光合細(xì)菌產(chǎn)氫過程的影響。結(jié)果表明,在光照厭氧的條件下,光合細(xì)菌產(chǎn)氫的最佳工藝條件為:溫度35℃,光照度1000lux,pH值9,接種量50%,反應(yīng)預(yù)處理時(shí)間24h,最大產(chǎn)氫量達(dá)到500mL/(200mL沼液),對(duì)進(jìn)一步研究開發(fā)光合細(xì)菌處理沼液廢水和產(chǎn)氫有重要的參考價(jià)值。

化石能源的緊缺和使用化石能源引起的環(huán)境問題，使清潔能源氫能日益受到人們的重視。生物制氫技術(shù)符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，已引起廣泛的重視。生物制氫可分為光合產(chǎn)氫和發(fā)酵產(chǎn)氫兩大類，與發(fā)酵產(chǎn)氫相比，光合細(xì)菌的有機(jī)負(fù)荷高，有機(jī)物降解速率快、處理效果穩(wěn)定、污水出水水質(zhì)高、菌體可資源化利用并且投資少見效快等優(yōu)點(diǎn)，因此，光合細(xì)菌處理有機(jī)廢水越來越受到人們重視。光合細(xì)菌能有效處理生活污水、羊毛加工、淀粉加工、啤酒廠、油脂工業(yè)和橄欖油廠等廢水，并且取得一些成績(jī)，但是有關(guān)光合細(xì)菌處理沼液廢水的研究還未有報(bào)道。沼液中富含大量的有機(jī)、無機(jī)鹽類，還含有豐富的鈣、銅、鐵和鋅等微量元素以及氨基酸、B族維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，光合細(xì)菌在光照條件下能夠利用沼液作為營(yíng)養(yǎng)成分生長(zhǎng)產(chǎn)氫。

本實(shí)驗(yàn)主要目的是研究利用光合細(xì)菌處理凈化農(nóng)村廣泛存在的沼液，初步探索光合細(xì)菌分解沼液中的有機(jī)物，最大程度提高產(chǎn)氫量的最適條件，為保護(hù)環(huán)境治理污染，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1材料、裝置與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1實(shí)驗(yàn)用底物

本實(shí)驗(yàn)所用原料為在南京工業(yè)大學(xué)國(guó)家生化中心沼氣工程研究所的沼液。沼液成分可分為3種：第1種物質(zhì)是營(yíng)養(yǎng)物，由大分子物質(zhì)被微生物分解獲得，包括氮、磷和鉀等主要營(yíng)養(yǎng)元素。第2種物質(zhì)以離子形式存在，包括鈣（0.02%），鉀、鐵、銅、鋅和錳等微量元素。第3種物質(zhì)是生物活性物質(zhì)，包括單糖、氨基酸、不飽和脂肪酸、生長(zhǎng)素和纖維素酶等物質(zhì)。由于發(fā)酵原料種類和配比不同，沼液的成分含量常有一定差異，一般沼液中含全氮0.03%~0.08%，全磷0.02%~0.06%，全鉀0.05%~1.40%。

1.1.2實(shí)驗(yàn)用菌種

以光合細(xì)菌純菌為實(shí)驗(yàn)用菌種，該菌種是由本實(shí)驗(yàn)室自己篩選獲得，純化后進(jìn)行16S rRNA基因分析，鑒定該菌種為沼澤紅假單胞菌Rhodospseudou-minaspalustris。菌種在以液體石蠟封面的斜面上保存。

1.2:產(chǎn)氫裝置的設(shè)計(jì)與條件

采用分批實(shí)驗(yàn)，沼液經(jīng)簡(jiǎn)單預(yù)處理過濾懸浮物，200mL沼液裝于250mL的磨口三角玻璃瓶中，利用稀有氣體置換三角瓶中的空氣。磨口三角瓶與集氣瓶相通，采用排水法集氣，集氣瓶采用特制塑料量筒。反應(yīng)瓶置于恒溫箱內(nèi)，60W白熾燈斜面照射反應(yīng)器。反應(yīng)菌種由擴(kuò)大培養(yǎng)的光合細(xì)菌經(jīng)在8000r/min條件下離心10min獲得。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

1.3測(cè)定方法

1.3.1光照測(cè)定

光照強(qiáng)度用M7J數(shù)位式照度計(jì)測(cè)定。

1.3.2沼液濃度

用化學(xué)需氧量COD表示，采用重鉻酸鉀滴定法測(cè)定。

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