楊斌蔗糖發(fā)酵產(chǎn)氫產(chǎn)甲烷能源轉(zhuǎn)換效率的

蔗糖發(fā)酵產(chǎn)氫產(chǎn)甲烷能源轉(zhuǎn)換效率的研究報告人：楊斌（碩士生）

導(dǎo)師:張無敵（研究員/博導(dǎo)）云南師范大學(xué)太陽能研究所云南昆明2011年9月28日2011年中國沼氣學(xué)會學(xué)術(shù)年會暨第八屆理事會第二次會議

1結(jié)果與分析

3引言

1材料和方法

2結(jié)論與討論

4沼氣發(fā)酵三階段

CH4和CO2

有機酸、醇、H2和CO2

水解階段

產(chǎn)甲烷階段

產(chǎn)氫產(chǎn)酸階段1引言72%來自乙酸代謝28%H2還原CO2形成（能量損失較大）乙酸、H2和CO2

發(fā)酵細菌的特點：繁殖速度快、對環(huán)境的適應(yīng)性很強等產(chǎn)甲烷細菌的特點：繁殖速度很慢、易受環(huán)境因素影響為滿足傳統(tǒng)厭氧發(fā)酵順利進行，需首先滿足產(chǎn)甲烷菌生長代謝條件，導(dǎo)致水解發(fā)酵階段基質(zhì)利用率低，使整個厭氧發(fā)酵過程能源生產(chǎn)效率降低。傳統(tǒng)厭氧發(fā)酵不足酸化—甲烷化氫化—甲烷化提升整體厭氧處理的能源效率2材料與方法2.1材料2.1.1發(fā)酵原料：蔗糖。2.1.2接種物：本實驗室長期馴化后的混合厭氧活性污泥，pH值為7.86。2.1.3pH調(diào)節(jié)液⑴30%NaOH溶液：稱取30gNaOH，加70ml蒸餾水溶解。⑵6mol/LHCl溶液：取16ml濃鹽酸加水稀釋至100ml。圖1產(chǎn)氫階段裝置圖2.1.4實驗裝置圖2產(chǎn)甲烷階段裝置圖

2.1.4實驗裝置調(diào)節(jié)pH實驗組：接種物120ml+蔗糖10g+水=400ml對照組：接種物120ml+水=400ml。實驗組和對照組各設(shè)3個平行組，在30℃恒溫下進行厭氧發(fā)酵調(diào)節(jié)pH至5.0發(fā)酵產(chǎn)氫調(diào)節(jié)pH至7.0發(fā)酵產(chǎn)甲烷2.2方法2.2.1實驗設(shè)計產(chǎn)氣量pH值氣體含量有機酸積累量用排水集氣法收集氣體，每天定時記錄產(chǎn)氣量

.用pHS-3C精密酸度計每天定時測量記錄用奧氏氣體分析儀精確測量H2和CH4

含量揮發(fā)性脂肪酸總量的比色法測定

.蔗糖含量硫酸-蒽酮法2.2.2分析項目及方法E=式中E—原料的能能源轉(zhuǎn)換換效率，，%VH2—氫氣體積積（實驗驗測定）），mlQH2—氫氣的熱熱值，12.86J/mlVCH4—甲烷體積積（實驗驗測定）），mlQCH4—甲烷的熱熱值，35.822J/mlQSAC—蔗糖的燃燃燒熱值值，16490J/gm—蔗糖質(zhì)量量（實驗驗測定）），g能源轉(zhuǎn)換換效率的的計算2.2.3數(shù)據(jù)處理理3結(jié)果與分分析3.1產(chǎn)氫階段段3.1.1日產(chǎn)氣量量圖3產(chǎn)氫階段段產(chǎn)氣曲曲線圖4產(chǎn)氫階段段pH值變化曲曲線3.1.2pH值有機酸含含量為3.6g圖5產(chǎn)氫階段段蔗糖含含量變化化曲線3.1.3蔗糖含量量蔗糖含量量為0.04g圖6產(chǎn)甲烷階階段產(chǎn)氣氣曲線3.2產(chǎn)甲烷階階段3.2.1日產(chǎn)氣量量項目總產(chǎn)氣量（ml）氣體含量（%）發(fā)酵時間（d）產(chǎn)氫階段總氣體3947—13氫氣208952.94甲烷59014.96產(chǎn)甲烷階段總氣體3540—20甲烷198756.13氫氣104129.40總產(chǎn)氣情況總氣體7487——氫氣313041.81甲烷257734.423.3產(chǎn)氣情況況綜合分分析3.4蔗糖發(fā)酵酵產(chǎn)氫產(chǎn)產(chǎn)甲烷的的能源轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換效率率E=×100%E=×100%E=80.39%項目能源轉(zhuǎn)換效率/%產(chǎn)氫產(chǎn)甲烷單獨產(chǎn)氫單獨產(chǎn)甲烷（沼氣發(fā)酵）3.5蔗糖不同同發(fā)酵過過程能源源轉(zhuǎn)換效效率的比比較29.1142.42(文獻值)80.394結(jié)論與討討論⑴通過調(diào)節(jié)節(jié)發(fā)酵環(huán)環(huán)境的pH，可以建建立“氫氫化—甲烷化””程序的的厭氧發(fā)發(fā)酵產(chǎn)能能系統(tǒng)；；⑵蔗糖發(fā)發(fā)酵產(chǎn)氫氫產(chǎn)甲烷烷的能源源轉(zhuǎn)換效效率達80.39%,分別別是是蔗蔗糖糖發(fā)發(fā)酵酵制制氫氫和和蔗蔗糖糖沼沼氣氣發(fā)發(fā)酵酵的的2.8倍和和1.9倍，，表表明明該該產(chǎn)產(chǎn)能能系系統(tǒng)統(tǒng)能能顯顯著著提提升升厭厭氧氧處處理理的的能能源源效效率率。。參考考文文獻獻[1]胡紀紀萃萃，，周周孟孟津津，，左左劍劍惡惡.廢水水厭厭氧氧生生物物處處理理理理論論與與技技術(shù)術(shù)[M].北京京：：中中國國建建筑筑工工業(yè)業(yè)出出版版社社，，2002.[2]張無無敵敵，，宋宋川川洪洪，，尹尹芳芳等等.沼氣氣發(fā)發(fā)酵酵與與綜綜合合利利用用[M].昆明明：：云云南南科科技技出出版版社社，，2004.[3]胡覺覺，，張張無無敵敵，，尹尹芳芳等等.紫莖莖澤澤蘭蘭產(chǎn)產(chǎn)氫氫產(chǎn)產(chǎn)甲甲烷烷聯(lián)聯(lián)合合發(fā)發(fā)酵酵的的研研究究[J].第二二屆屆全全國國研研究究生生生生物物質(zhì)質(zhì)能能研研討討會會，，2007，12:12-14.[4]夏明明星星，，白白術(shù)術(shù)杰杰，，張張向向宇宇.淺析析用用奧奧氏氏氣氣體體分分析析儀儀測測定定煤煤氣氣中中毒毒可可燃燃組組分分[J].科技技創(chuàng)創(chuàng)新新導(dǎo)導(dǎo)報報，，2008，10.[5]張敏敏.奧氏氏氣氣體體分分析析儀儀燃燃燒燒法法對對可可燃燃氣氣的的分分析析[J].高師師理理科科學(xué)學(xué)刊刊，，2008，28(6).[6]張慶慶紅紅，，馬馬梅梅芳芳.硫酸酸-蒽酮酮法法測測定定天天冬冬中中多多糖糖含含量量[J].中國國現(xiàn)現(xiàn)代代中中藥藥，，2008，10(8).[7]李慶慶林林.有機機垃垃圾圾厭厭氧氧發(fā)發(fā)酵酵過過程程性性能能預(yù)預(yù)測測系系統(tǒng)統(tǒng)建建模模與與實實驗驗驗驗證證[D].上海海：：上上海海交交通通大大學(xué)學(xué)，，2009:35-36.[8]袁振振宏宏，，吳吳創(chuàng)創(chuàng)之之，，馬馬隆隆龍龍等等.生物物質(zhì)質(zhì)能能利利用用原原理理與與技技術(shù)術(shù)[M].北京京:化學(xué)學(xué)工工業(yè)業(yè)出出版版社社，，2003.313-317.[9]趙琦琦.蔗糖糖催催化化燃燃燒燒的的實實驗驗探探究究設(shè)設(shè)計計[J].化學(xué)學(xué)教教育育，，2009，01.[10]邱郁郁安安，，張張紫紫英英，，蘇蘇莉莉娟娟等等.尋沼沼氣氣寶寶貝貝氫氫化化-甲烷烷化化程程序序厭厭氧氧發(fā)發(fā)酵酵產(chǎn)產(chǎn)能能系系統(tǒng)統(tǒng)之之建建立立..tw/files/15-1004-22105,c2423-1.php.2011-05-09[11]胡覺覺.紫莖莖澤澤蘭蘭產(chǎn)產(chǎn)氫氫產(chǎn)產(chǎn)甲甲烷烷聯(lián)聯(lián)合合發(fā)發(fā)酵酵的的研研究究[D].昆明明：：云云南南師師范范大大學(xué)學(xué)，，2008.[12]尹芳芳，，胡胡覺覺，，張張無無敵敵等等.紫莖莖澤澤蘭蘭產(chǎn)產(chǎn)氫氫產(chǎn)產(chǎn)甲甲烷烷聯(lián)聯(lián)合合發(fā)發(fā)酵酵的的研研究究[J].科學(xué)學(xué)通通報報，，2010，55(36)：3469-3476.[13]BinfeiXie,JunCheng,JunhuZhou,etal.Cogenerationofhydrogenandmethanefromglucosetoimprovetheenergyconversionefficiency[J].InternationalJournalofHydrogenEne