糖蜜廢液低溫生物電化學(xué)系統(tǒng)處理及能源回收技術(shù)研究.pdf

1、目前糖蜜廢液生物質(zhì)能回收需要需要控制運行溫度在30℃以上,且糖蜜廢液成分復(fù)雜,COD濃度較高導(dǎo)致微生物難以利用以,極大的限制了生物質(zhì)能源的回收。為降低糖蜜廢液處理成本,同時提高生物質(zhì)能源回收效率,本文在低溫下利用微生物電化學(xué)系統(tǒng)回收糖蜜廢水中的生物質(zhì)能源,進行了低溫糖蜜廢液產(chǎn)電產(chǎn)氫研究。
　　使用預(yù)先富集馴化的菌液在25℃、15℃、9℃下啟動了單室碳刷陽極MFC,比較了2000mg/L、3000mg/L、5000mg/L三種進水C

2、OD濃度時的MFC反應(yīng)器產(chǎn)電效果。9℃低溫下的最大輸出功率為278.2mW/m2,庫倫效率為29％,低溫MFC體系的電能回收具有可行性。低溫MFC反應(yīng)器運行時間相對較長,出水丁酸含量增加,通過454焦磷酸高通量測序分析發(fā)現(xiàn),室溫MFC(RMFC)和低溫MFC(LMFC)均含有1.9%左右的Clostridia。電子傳遞微生物與發(fā)酵微生物在系統(tǒng)中共存為后續(xù)MEC制氫回收率提高作出鋪墊。對陽極生物膜微生物群落的研究發(fā)現(xiàn)盡管RMFC和LMFC

3、具有相同菌源,但二者的群落結(jié)構(gòu)卻存在著明顯的差異。RMFC中微生物主要屬于厚壁菌門(Firmicutes),LMFC中微生物多數(shù)屬于變形菌門(Proteobacteria)。在LMFC中含有41%的Comamonas,而RMFC中其含量只有2.66%,低溫時優(yōu)勢菌種為Comamonas。Comamonas具有降解難降解化合物的能力,具有脫氮和降解芳香烴化合物的能力,在污染物生物修復(fù)上具有很高價值。LMFC中含有1.69%的Flavoba

4、cteria菌綱微生物,RMFC中幾乎沒有發(fā)現(xiàn)此菌綱微生物,Flavobacteria(黃桿菌)屬于Flavobacteriaceae科,Psychroserpens屬。
　　MEC是一種很有潛力的制氫技術(shù),然而催化劑成本限制了此技術(shù)的實際推廣。在9℃低溫下運行了兩種微生物電解池(催化劑陰極MEC和生物陰極MEC)。9℃時催化劑陰極MEC的氫氣產(chǎn)率(YH2)為115mgH2/gCOD,能量回收率195%(Eap=0.6V);生物陰

5、極的YH2為56.7mgH2/gCOD,能量回收率134.1%(Eap=0.6V)。通過DGGE條帶分析,在啟動初期和運行穩(wěn)定后生物膜群落構(gòu)型發(fā)生了較大的改變。
　　利用糖蜜廢液在低溫下進行電能或氫能的回收,有效降低了處理成本和能量回收成本。低溫MEC制氫技術(shù)有效減少了產(chǎn)氫中甲烷含量提高了產(chǎn)品純度。生物陰極MEC制氫節(jié)約了制氫成本,成為極有潛力的制氫方法。利用分子生物學(xué)手段進行電子傳遞微生物群落結(jié)構(gòu)的研究為后續(xù)功能微生物的研究和開