城市污水處理過程中會產(chǎn)生大量的剩余污泥,污泥的處理是污水處理廠所面臨的一個重要問題。污泥中含有大量有機物,如蛋白質(zhì)、碳水化合物等。目前較常用的污泥處理方法是厭氧消化,一方面能夠減少污泥的重量和體積,另一方面能以沼氣（主要成分為甲烷）的形式回收污泥中生物質(zhì)能。但污泥中的有機物大部分為細胞物質(zhì),這些有機物為細胞壁所包裹,難以為微生物所利用,微生物要利用這些物質(zhì),首先必須水解污泥中微生物的細胞壁,將胞內(nèi)物質(zhì)釋放出來,使之轉(zhuǎn)化為溶解性物質(zhì)。正是這個水解過程造成污泥消化過程停留時間長。氫氣是污泥厭氧消化的一種中間產(chǎn)物,在厭氧初期的水解酸化階段產(chǎn)生,隨后會迅速被污泥中存在的甲烷菌和硫化菌等耗氫菌所消耗,因此通常很難在污泥的厭氧消化過程中獲得氫氣。如果通過適當?shù)念A處理使污泥融胞、釋放有機質(zhì),并抑制耗氫菌,則可獲得穩(wěn)定的產(chǎn)氫量。氫氣是清潔能源,燃燒時僅產(chǎn)生水。而且氫氣燃燒產(chǎn)生的熱量（142.35 kJ/g）是碳氫燃料的2.75倍。因此,收獲氫氣更具有很高的經(jīng)濟價值。本課題立足于國內(nèi)外最新的研究成果,對污泥水解和污泥發(fā)酵產(chǎn)氫進行了較系統(tǒng)的研究。運用熱處理、超聲波處理和微波處理3種方法預處理污水廠剩余污泥... 

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

丙酮酸脫羧作用中產(chǎn)H2過程（梭狀芽胞桿菌型）

Fig. l.1 The oxidative decarboxylation of the keto-acetic acid to produce hydrogen(Clostridium bacillus)圖1.2 甲酸裂解產(chǎn)H2過程（腸道桿菌型）Fig. l.2 Fragmentation of formic acid to produce hydrogen (Intestinal bacillus)2NADH +H→NAD+H++6

PH作用生物產(chǎn)氫：這種作用主要存在于古細菌中。它以輔酶電子供體，發(fā)酵過程中產(chǎn)生的過剩還原力通過與鐵氧還蛋白系進行處置。Pyrococcus friosus在含Ni的硫氫化酶的催化下發(fā)酵成有機酸、CO2和H2，就是NADPH作用產(chǎn)氫[48]。氧發(fā)酵產(chǎn)氫的生物化學原理氧環(huán)境條件下，有機底物氧化還原過程中，受氫體輔酶 NA氫酶作用脫去的氫質(zhì)子而生成 NADH 或 NADPH。在無氧外氧細菌體內(nèi)底物脫氫后產(chǎn)生的還原力[H]=未經(jīng)呼吸鏈傳遞而代謝產(chǎn)物接受，此過程中產(chǎn)生的 NADH 或 NADPH 通過厭氧 NADPH 上的氫使其氧化，并產(chǎn)生氫氣[49,50]。在厭氧產(chǎn)氫細 或 NADPH 的平衡，如果 NADH 或 NADPH 循環(huán)不再生，則，生物代謝過程被抑制。所以，NADH 或 NADPH 循環(huán)再生圖1.3 H+和NADH還原氧化反應示意圖Fig. l.3 Diagram of oxidation reduction reaction of H+ and NADH


本文編號：3007884