2-CSTRs兩相厭氧消化系統(tǒng)在不同乙醇回收率下的聯(lián)合產(chǎn)能

萬　松，李永峰（1.東北林業(yè)大學(xué)生態(tài)研究中心，黑龍江 哈爾濱 150040；2.東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040）

2-CSTRs兩相厭氧消化系統(tǒng)在不同乙醇回收率下的聯(lián)合產(chǎn)能

萬松1，2，李永峰2*（1.東北林業(yè)大學(xué)生態(tài)研究中心，黑龍江 哈爾濱 150040；2.東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040）

以2-CSTRs（連續(xù)流攪拌釜式反應(yīng)器）兩相厭氧消化系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化率為主要研究對(duì)象，以氫氣、乙醇及甲烷為目標(biāo)產(chǎn)物，在不同有機(jī)負(fù)荷下，通過控制反應(yīng)參數(shù)使產(chǎn)氫相反應(yīng)器內(nèi)部環(huán)境呈現(xiàn)乙醇型發(fā)酵狀態(tài)，并將產(chǎn)氫相出水經(jīng)回收乙醇后作為產(chǎn)甲烷相反應(yīng)基質(zhì)，研究在不同乙醇回收率下2-CSTRs兩相厭氧消化系統(tǒng)產(chǎn)能效率.結(jié)果表明：當(dāng)乙醇回收率在0～50%范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)能率、能量轉(zhuǎn)化率及基質(zhì)降解率隨乙醇回收率的增加而增加.當(dāng)乙醇回收率控制在50%時(shí)系統(tǒng)可獲得最佳運(yùn)行結(jié)果，與未回收乙醇時(shí)相比，系統(tǒng)的日產(chǎn)能率平均高約32.63%，能量轉(zhuǎn)化率平均高約17.53%，基質(zhì)降解率平均高約12.85%.

連續(xù)流攪拌釜式反應(yīng)器（CSTR）；兩相厭氧消化系統(tǒng)；基質(zhì)降解率；能量轉(zhuǎn)化率

工業(yè)進(jìn)程的加速發(fā)展伴隨著化石類燃料能源的巨大消耗及由此帶來的環(huán)境污染［1］.因此，生物乙醇、氫氣、甲烷等發(fā)酵產(chǎn)物因其自身的高熱值、無污染等特性成為重點(diǎn)研究的替代性能源［2］.

1971年，美國學(xué)者Ghosh和Pohland將發(fā)酵過程分為產(chǎn)酸相及產(chǎn)甲烷相，提出兩相厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，獲得了氫氣及更高的甲烷產(chǎn)量［3］.根據(jù)代謝產(chǎn)物的不同，產(chǎn)酸相發(fā)酵類型主要分為乙酸型發(fā)酵、丙酸型發(fā)酵、丁酸型發(fā)酵和乙醇型發(fā)酵［4］.從熱力學(xué)角度考慮，乙醇是從產(chǎn)酸相進(jìn)入產(chǎn)甲烷相的最適宜代謝產(chǎn)物［5］；同時(shí)研究顯示，當(dāng)發(fā)酵菌群以乙醇為主要液相末端產(chǎn)物時(shí)，系統(tǒng)氫氣產(chǎn)率（HPR）最高［6］.因此將乙醇型發(fā)酵作為產(chǎn)酸相目標(biāo)發(fā)酵類型是兩相厭氧系統(tǒng)高效運(yùn)行的基礎(chǔ).

連續(xù)流攪拌釜式反應(yīng)器（CSTR）具有傳質(zhì)率高、污泥保有量大、啟動(dòng)速度快等特點(diǎn)［7］，但在以往的研究中，上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）以其污泥濃度高、有機(jī)負(fù)荷（OLR）高等特點(diǎn)，成為聯(lián)合制取生物發(fā)酵能源（氫氣及甲烷）研究中普遍應(yīng)用的反應(yīng)器［8］，針對(duì) CSTR反應(yīng)器的研究主要集中在反應(yīng)底物（糖蜜廢水［9］、木薯廢水［10］、食物發(fā)酵液［11］等）、反應(yīng)參數(shù)［水力停留時(shí)間（HRT）［12］、pH值［13］、有機(jī)負(fù)荷［14］等］、載體類型（活性炭［15］、燒陶粒［16］等）等對(duì)HPR的影響.現(xiàn)階段已證實(shí)兩相厭氧系統(tǒng)能得到更高的發(fā)酵氣體產(chǎn)量，但在能源轉(zhuǎn)化率方面仍存在疑問.本實(shí)驗(yàn)利用CSTR反應(yīng)器建立兩相厭氧消化系統(tǒng)，將乙醇、氫氣及甲烷作為目標(biāo)產(chǎn)物，對(duì)在不同比例乙醇回收率下（ERR）的系統(tǒng)產(chǎn)能效率作對(duì)比研究，為了解兩相厭氧系統(tǒng)產(chǎn)能潛能提供依據(jù).

1　材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)裝置

定植后至第一穗果坐住之前，不澆水，蹲苗以促根子下扎，當(dāng)?shù)谝凰牍泻颂掖髸r(shí)，結(jié)束蹲苗，開始灌水，每10～15天/次，并結(jié)合澆水沖施硝酸鉀復(fù)合肥，每667平方米10千克。

表1為MeCSTR甲烷轉(zhuǎn)化率及基質(zhì)降解率［SDRM，kg COD/（m3·d）］，表 2為 MeCSTR的VSS/SS及VSS變化.

50例ASO患者實(shí)驗(yàn)觀察指標(biāo)以SPSS19.0計(jì)算。護(hù)理工作滿意度以%形式展開，采用χ2檢驗(yàn)；飲食知識(shí)掌握以及護(hù)理知識(shí)掌握評(píng)分以（±s）形式展開，進(jìn)行t檢驗(yàn)。P＜0.05證明差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

通過這次活動(dòng)，山西省孝義市中和路小學(xué)將遵從傳統(tǒng)儀規(guī)，以禮樂致敬先賢，吟誦經(jīng)典，傳承禮儀，在中和這片沃土上，人人爭做“中允明德，和協(xié)至善”的好少年！

圖1　2-CSTRs兩相厭氧消化系統(tǒng)示意Fig.1　Diagram of 2-CSTRs anaerobic digestion system

1.2方法

研究表明，兩相厭氧系統(tǒng)適用于多種基質(zhì)，其中以食品廢水和高濃度有機(jī)廢水應(yīng)用較多［17］.

本次實(shí)驗(yàn)接種污泥取自哈爾濱污水廠二沉池，經(jīng)過濾、沉淀、淘洗后，加基質(zhì)糖蜜廢水（原水取自哈爾濱市某制糖廠排放廢水，加有機(jī)肥調(diào)節(jié)COD：N：P=100：5：1，經(jīng)自來水稀釋至 COD= 2000mg/L，并調(diào)節(jié)pH=5.5±0.5）間歇好氧培養(yǎng)2周后接種進(jìn)反應(yīng)器，此時(shí)活性污泥SS為18.42g/L，VSS為10.95g/L.

HyCSTR的HRT控制在6h，反應(yīng)基質(zhì)為上述調(diào)配后的廢水，并階段性控制OLR：第 1～37d為8kgCOD/（m3·d），第38～52d為16kgCOD/（m3·d），第53～70d為24kgCOD/（m3·d），第71～77d為32kgCOD/ （m3·d）.MeCSTR反應(yīng)基質(zhì)為HyCSTR出水.為研究ERR與系統(tǒng)產(chǎn)能效率的關(guān)系，在進(jìn)入下一反應(yīng)階段前，利用主要產(chǎn)物沸點(diǎn)的不同（乙醇沸點(diǎn)為78.4℃，乙酸沸點(diǎn)為117.9℃，丁酸沸點(diǎn)為163.5℃），HyCSTR出水需經(jīng)水浴分離乙醇，ERR分別控制在0%、20%、50%及80% 4個(gè)系列.MeCSTR的HRT控制在24h.

HyCSTR在運(yùn)行期間的 COD 去除率ηCOD（%），通過式（1）計(jì)算.

在歐陽修的文學(xué)創(chuàng)作中，散文所取得的成就最高，影響也最大。經(jīng)世致用的思想，充分反映在他具體的散文創(chuàng)作中，切于人事，對(duì)社會(huì)世事表現(xiàn)深切的關(guān)懷，順于人情，以文章抒發(fā)人情，以道德感化人情，文道并重，是散文的經(jīng)世致用觀念與散文的藝術(shù)美感相結(jié)合下的產(chǎn)物。

2　結(jié)果與分析

2.1HyCSTR的運(yùn)行特征

圖2　HyCSTR的HPR，EPR，HP及EP的變化Fig.2　Performance of HyCSTR with respect to HPR，EPR HP and EP

圖2為HyCSTR在整個(gè)運(yùn)行階段中氫氣產(chǎn)率（HPR，mol/d）、氫氣比例（HP，%）、乙醇的產(chǎn)率（EPR，mol/d）及乙醇比例（EP，%）的變化.如圖所示，在運(yùn)行期間，當(dāng)實(shí)驗(yàn)階段在第 1～70d時(shí)，OLR為8～24kgCOD/（m3·d），系統(tǒng)的HPR及EPR隨OLR的增加呈現(xiàn)波動(dòng)性增長，并在24kgCOD/（m3·d）時(shí)分別達(dá)到最大值： HPR為1.12mol/d，約占總產(chǎn)氣量的41.98%；EPR為0.42mol/d，約占代謝產(chǎn)物總量的 45.88%.隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，OLR的繼續(xù)增加，HyCSTR的HPR及EPR持續(xù)下降.

在顯微鏡下觀察污泥的狀態(tài)發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)運(yùn)行至67d時(shí)，污泥呈團(tuán)狀，質(zhì)地較緊實(shí)，絮凝狀態(tài)及沉降性較好；當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行至72d時(shí)，污泥絮體開始解體，污泥上??；至76d時(shí)，污泥解體現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，出水中含有大量污泥，污泥系統(tǒng)顯出沖洗現(xiàn)象，HyCSTR系統(tǒng)崩潰（圖3）.

地面聽音檢測是通過在地面設(shè)置聽漏桿或聽漏儀獲取管道漏水產(chǎn)生的微弱聲音信號(hào)，從而確定漏水點(diǎn)的位置。該方法是通過獲取聲音信號(hào)來判斷漏水點(diǎn)，附近的噪聲會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響，因此，一般在夜間安靜時(shí)段進(jìn)行數(shù)據(jù)采集檢測。同時(shí)，管道材質(zhì)、管道壓力和管道周圍介質(zhì)條件等都會(huì)影響到結(jié)果，一般管道埋深小于2m、供水壓力高于0.15MPa的情況下測試結(jié)果比較準(zhǔn)確。

圖3　HyCSTR中污泥的結(jié)構(gòu)變化Fig.3　The change of granules' structure in HyCSTR

pH值、溫度、SS和VSS等常規(guī)監(jiān)測項(xiàng)目采用國家標(biāo)準(zhǔn)方法測定［18］；產(chǎn)氣量利用濕式氣體流量計(jì)（Model LML-1，Changchun Filter Co. Ltd.，Changchun，China）計(jì)量；氣體組分利用氣相色譜（SC-Ⅱ型）分析；液相組分利用液相色譜（GC112，Shanghai Anal. Inst.Co.）分析.

式中：C0為初始COD濃度；CT為出水COD濃度.

呂凌子比往常回來得稍晚些。有過兩面之緣的帥哥正全神貫注地給防盜門安裝新鎖。歐陽鋒原本在門邊站著，見到呂凌子后悄悄去了陽臺(tái)。

圖4　HyCSTR的ηCOD變化Fig.4　Performance of HyCSTR with respect to ηCOD

從圖 4中可看出，HyCSTR系統(tǒng)啟動(dòng)初期ηCOD波動(dòng)較大.第 1～3dηCOD呈現(xiàn)上升趨勢，在4～7d迅速下降，這主要是因?yàn)閱?dòng)初期系統(tǒng)中含氧量較為充足，為好氧反應(yīng)，ηCOD較大；當(dāng)氧逐漸耗盡，系統(tǒng)變?yōu)閰捬醐h(huán)境，菌群結(jié)構(gòu)突變導(dǎo)致ηCOD急劇下降；8～13d時(shí)，因接種污泥中產(chǎn)甲烷菌的存在，ηCOD進(jìn)入短暫的平穩(wěn)期，并略呈上升趨勢；隨著反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，系統(tǒng)內(nèi)環(huán)境逐漸酸化，產(chǎn)甲烷菌受到抑制，ηCOD出現(xiàn)第二次驟降.啟動(dòng)后期，由于菌群結(jié)構(gòu)逐漸穩(wěn)定，污泥活性及污泥量不斷增加，HyCSTR系統(tǒng)ηCOD升高，穩(wěn)定在45%左右.

圖5　HyCSTR系統(tǒng)的VSS/SS及VSS變化Fig.5　Performance of HyCSTR with respect to the activation of sludge

圖5為HyCSTR污泥活性，以VSS/SS表示.對(duì)比圖2、圖4、圖5可以看出，在反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定后的第28～52d內(nèi)，OLR在8～16kgCOD/（m3·d）范圍內(nèi)變化時(shí)，污泥活性隨系統(tǒng)OLR的增加而增加；第52d后，當(dāng)OLR超過16kgCOD/（m3·d）時(shí)，污泥活性呈下降趨勢，但由于此時(shí)污泥的VSS絕對(duì)值仍然較高，因此目標(biāo)產(chǎn)物（氫氣及乙醇）產(chǎn)率及ηCOD依然可以保持較高的狀態(tài).

式（5）～式（8）［19］是基質(zhì)代謝為甲烷的主要機(jī)制.從式中可以看出，H2和 CO2是生產(chǎn)甲烷的基礎(chǔ)，這也是乙醇降解后的主要產(chǎn)物，乙醇的回收減少了MeCSTR進(jìn)水中乙醇的含量，同時(shí)HyCSTR內(nèi)置的“固—液—?dú)狻比喾蛛x裝置將產(chǎn)生的氫氣從反應(yīng)系統(tǒng)中分離并收集.這兩個(gè)過程在很大程度上減少了產(chǎn)甲烷菌的反應(yīng)基質(zhì)，而過低的 pH值抑制了產(chǎn)甲烷菌的活性，兩個(gè)因素共同作用，影響了甲烷的產(chǎn)量.因此，當(dāng)ERR達(dá)到80%時(shí)，甲烷產(chǎn)量最高只有0.12mol/d.

HPLC-DAD法同時(shí)測定肝康復(fù)水丸劑中7個(gè)成分的含量…………………………………………………… 侯玉華等（21）：2907

圖6　不同ERR下MeCSTR的甲烷產(chǎn)率Fig.6　Performance of MeCSTR with respect to MPR with different ERRs

2.2MeCSTR的甲烷產(chǎn)率及轉(zhuǎn)換率

圖8表示系統(tǒng)在不同ERR下的SDR及能量轉(zhuǎn)化率（εY，kJ/kgCOD）.

圖6表示不同ERR下的MeCSTR甲烷產(chǎn)量（MPR，mol/d）.由圖6可見，當(dāng)HyCSTR出水直接作為MeCSTR進(jìn)水時(shí)，隨OLR的增加，MPR總體呈現(xiàn)上升趨勢.在啟動(dòng)初期的MPR波動(dòng)較大，這是由于系統(tǒng)內(nèi)微生物菌群結(jié)構(gòu)尚不穩(wěn)定，部分活性污泥被洗出.當(dāng)優(yōu)勢菌群形成后，MPR呈規(guī)律性變化，最大MPR為0.34mol/d.當(dāng)HyCSTR出水經(jīng)乙醇回收后進(jìn)入MeCSTR時(shí)，MPR大幅減低，與ERR成反比.如圖所示，對(duì)比各OLR下的MPR，系統(tǒng)不經(jīng)乙醇回收比 ERR為 50%時(shí)分別高20.71%、30.73%及35.46%，平均高約28.96%.且ERR越大，MeCSTR系統(tǒng)對(duì)沖擊的適應(yīng)時(shí)間越長，這是由于乙醇回收間接降低了進(jìn)水pH值.

本研究通過將兩個(gè)CSTR反應(yīng)器聯(lián)接在一起構(gòu)成“2-CSTRs兩相厭氧消化系統(tǒng)”.產(chǎn)氫相反應(yīng)器（HyCSTR）的有效容積為 5L，產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器（MeCSTR）的有效容積為3L.恒溫裝置將系統(tǒng)反應(yīng)溫度控制在（35±1）℃，利用輸水泵控制反應(yīng)系統(tǒng)的HRT及OLR，并連接溫度計(jì)、氧化還原電位指示計(jì)等儀器監(jiān)控反應(yīng)條件.實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示.

從表1可看出，在不同OLR及ERR條件下，MeCSTR的MY及ηCOD雖有波動(dòng)，但波動(dòng)范圍較小，總體趨于穩(wěn)定狀態(tài)，只在ERR達(dá)到80%時(shí)出現(xiàn)大幅下降；SDRM總體呈現(xiàn)下降趨勢.這說明，雖然乙醇回收過程改變了MeCSTR進(jìn)水各組分的比例，但菌群結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，在ERR達(dá)到80%時(shí)前，菌群以產(chǎn)甲烷菌為優(yōu)勢；但隨著 ERR的增加，MeCSTR進(jìn)水COD的降低，菌群可用基質(zhì)濃度的減少導(dǎo)致VSS絕對(duì)值的降低（如表2所示），因此在ηCOD及MY基本不變的情況下，SDRM呈現(xiàn)下降趨勢.

表1　不同ERR下MeCSTR的MY及SDRMTable 1　Performance of MeCSTR with respect to MY and SDRMwith different ERRs

表2　不同ERR下MeCSTR的VSS/SS及VSS變化Table 2　Performance of MeCSTR with respect to theactivation of sludge with different ERRs

2.32-CSTRs兩相厭氧消化系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化及基質(zhì)降解

圖7為2-CSTRs兩相厭氧消化系統(tǒng)在不同ERR下的日產(chǎn)能率（εT，kJ/d）.該結(jié)果基于系統(tǒng)目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率（PR，mol/d）以及它們的熱值（Q，kJ/mol）.即：

式中：QH=286kJ/mol，QEtOH=1366kJ/mol，QM= 890kJ/mol.

由圖7可知，總體而言，系統(tǒng)的εT隨ERR的增加而增加，對(duì)比圖6，雖然在HyCSTR出水不經(jīng)乙醇回收時(shí)MPR最高，但由于εEtOH遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于εM，因此系統(tǒng)ERR越高，εT越高；當(dāng)ERR為80%、OLR 為 24kgCOD/（m3·d）時(shí)，系統(tǒng) εT達(dá)到最大值844.52kJ/d；與不經(jīng)乙醇回收相比，在不同OLR下，分別高 35.24%、34.95%及 37.65%，平均高約35.95%.但是相比 ERR為 51.12%時(shí)只分別高1.23%、2.58%及3.69%，平均高2.50%.對(duì)比圖6可看出，ERR最高時(shí)，系統(tǒng)MPR較低，且波動(dòng)較大，這是由于MeCSTR內(nèi)pH值的降低影響了MPR，影響了εT.雖然較高的ERR帶來較高的εT，但基于分離乙醇時(shí)所消耗的能量，該乙醇回收率不是獲得高εT的最佳選擇.

圖7　2-CSTRs系統(tǒng)在不同ERR下的εTFig.7　Performance of 2-CSTRs system with respect to εTwith different ERRs

警察禮儀是一門習(xí)慣養(yǎng)成課，學(xué)生必須將警察禮儀的有關(guān)禮儀規(guī)則、規(guī)范通過教學(xué)內(nèi)化為自我的習(xí)慣養(yǎng)成，通過不斷自我約束、不斷的自我完善，成為素質(zhì)優(yōu)良、基本功扎實(shí)，具有品德、知識(shí)與能力協(xié)調(diào)發(fā)展的應(yīng)用型法律職業(yè)專門人才。它不同于專業(yè)技能課，具有禮儀課程自身特點(diǎn)。具體途徑如下：

從圖8（a）可看出，在不同OLR及ERR下，MeCSTR的MPR雖然有所波動(dòng)，但2-CSTRs兩相厭氧消化系統(tǒng)的SDR總體卻隨著ERR的增加呈現(xiàn)上升趨勢，這可能是基于兩個(gè)原因：一方面分離的部分乙醇，在一定程度上起到了減少水中基質(zhì)含量的作用；另一方面由于MeCSTR的進(jìn)水負(fù)荷較低，減小了產(chǎn)甲烷菌的有機(jī)負(fù)荷，使產(chǎn)甲烷菌能長時(shí)間保持較高活性，提高了系統(tǒng)的SDR.但是就εY而言，如前所述，由于乙醇回收減小了產(chǎn)甲烷菌的可利用基質(zhì)，并間接降低了MeCSTR的pH值，一定程度上抑制了產(chǎn)甲烷菌的活性，使MPR較低，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的εY降低.如圖8（b）顯示，當(dāng)ERR為50%時(shí)，系統(tǒng)的εY最高，在不同OLR下，系統(tǒng)的εY分別 2541.63kJ/kgCOD、 2221.89kJ/kgCOD及2057.52kJ/kgCOD，相比不經(jīng)乙醇回收的εY分別高出17.00%、16.93%及18.67%，平均約為17.53%.

圖8　不同ERR下系統(tǒng)SDR（a）及εY（b）Fig.8　Performance of 2-CSTRs system with respect to SDR （a） and εY（b） with different ERRs

綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，當(dāng) ERR為 50%時(shí)，2-CSTRs系統(tǒng)可獲得最佳運(yùn)行結(jié)果.

3　結(jié)論

3.1本實(shí)驗(yàn)2-CSTRs兩相厭氧消化系統(tǒng)可承受的最大OLR為24kgCOD/m3·d；當(dāng)OLR過高時(shí)，HyCSTR內(nèi)因有機(jī)酸積累過多導(dǎo)致污泥絮體解體，系統(tǒng)崩潰.

3.2當(dāng)HyCSTR系統(tǒng)OLR為24kgCOD/m3·d時(shí)可得到最大 HPR及 EPR，分別為：HPR為1.12mol/d，約占總產(chǎn)氣量的 41.98%；EPR 為0.41mol/d，約占代謝產(chǎn)物總量的45.88%.

定向越野運(yùn)動(dòng)并不像傳統(tǒng)體育教學(xué)只依賴固定的運(yùn)動(dòng)場地，而是充分利用天然的運(yùn)動(dòng)場地，例如郊外、田野或校園內(nèi)的小樹林。充分利用天然的運(yùn)動(dòng)場地讓體育教學(xué)內(nèi)涵變得更加豐富多彩。大學(xué)生的課余時(shí)間相對(duì)來說較為充裕，適當(dāng)開展定向越野運(yùn)動(dòng)能讓學(xué)生走出寢室，豐富課余生活。

3.3MeCSTR系統(tǒng)MPR隨ERR的增加而降低，污泥活性趨于穩(wěn)定，污泥量則有明顯下降趨勢.

3.4當(dāng)ERR為80%、系統(tǒng)OLR為24kgCOD/ m3·d時(shí)，兩相系統(tǒng)的εT最高，達(dá)844.52kJ/d，但基于分離乙醇時(shí)所消耗的能量，該ERR并不是獲得高εT的最佳選擇.

3.5兩相系統(tǒng)的SDR隨ERR的增加而升高，εY則在ERR為50%時(shí)最大.

讓我們回到40億年前地球上最初出現(xiàn)單細(xì)胞生物的時(shí)候。這個(gè)單細(xì)胞生物是現(xiàn)在地球上所有生物的祖先。最初，這個(gè)簡單的單細(xì)胞生物衍生出其他單細(xì)胞生命。其中某些單細(xì)胞生命成功的生存和繁衍到了今天，例如古細(xì)菌和細(xì)菌。事實(shí)上，在今天的地球上，微生物的種類、數(shù)量和生物量都遠(yuǎn)超人類。可以肯定，他們也會(huì)在人類滅亡后繼續(xù)存在。

3.6在ERR為50%時(shí)，2-CSTRs兩相厭氧消化系統(tǒng)可獲得最佳運(yùn)行結(jié)果，在 OLR為 8～24kgCOD/m3·d時(shí)，與不經(jīng)乙醇回收相比，系統(tǒng) εT分別高 33.59%、31.55%、32.74%，平均約為32.63%；SDR分別高14.19%、12.51%、11.86%，平均約為12.85%； εY分別高17.00%、16.93%、18.67%，平均約為17.53%.

［1］ Rai Pankaj K，Singh S P，etal. Biohydrogen production from cheese whey wastewater in a two-step anaerobic process ［J］. Appl. Biochem. Biotechnol.，2012，167（6）：1540-1549.

［2］ Jung K W，Kim D H，etal. Bioreactor design for continuous dark fermentative hydrogen production ［J］. Bioresour. Technol.，2011，102：8612-8620.

［3］ Lin C Y，Lay C H，etal. Fermentative hydrogen production from wastewaters： A review and prognosis ［J］. Int. J. Hydrogen. Energy，2012，37：32-42.

［4］ Pakarinen O，Kaparaju P，Rintala J. The effect of organic loading rate and retention time on hydrogen production from a methanogenic CSTR ［J］. Bioresour. Technol.，2011，102：3-7.

［5］ Hwang M H，Jang N J，etal. Anaerobic biohydrogen production from ethanol fermentation： the role of pH ［J］. Biotechnol.，2004，111：297-309.

［6］ Ren N Q，Chua H，Chan S Y，etal. Assessing optimal fermentation type for bio-hydrogen production in continuous acidogenic reactors ［J］. Biores. Technol.，2007，98：74-80.

［7］ 鄭國臣，李建政，昌盛，等.ABR發(fā)酵系統(tǒng)運(yùn)行特性及產(chǎn)氫效能研究 ［J］. 中國環(huán)境科學(xué)，2013，33（1）：75-81.

［8］ Han W，Wang B，Zhou Y，etal. Fermentative hydrogen production from molasses wastewater in a continuous mixed immobilized sludge reactor ［J］. Biores. Technol.，2012，110：219-223.

［9］ Luo G，Xie L，Zou Z H，etal. Anaerobic treatment of cassava stillage for hydrogenand methane production in continuously stirred tank reactor （CSTR） under high organic loading rate （OLR）. Int J Hydrogen Energy，2010，35：11733-11737.

［10］ Han W，Liu D N，Shi Y W，etal. Biohydrogen production from food waste hydrolysate using continuous mixed immobilized sludge reactors ［J］. Bioresource Technology，2015，180：54-58.

［11］ Ozlem S K，Delia T S. Effects of nitrobenzene concentration and hydraulic retention time on the treatment of nitrobenzene in sequential anaerobic baffled reactor （ABR）/continuously stirred tank reactor （CSTR） system ［J］. Biores. Technol.，2009，100：2162-2170.

［12］ 李建政，蘇曉煜，昌 盛，etal. ABR pH對(duì)發(fā)酵系統(tǒng)的產(chǎn)甲烷活性抑制及產(chǎn)氫強(qiáng)化 ［J］. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，44（4）：63-66. ［13］ 李永峰，韓偉，徐菁利，等.利用OLR和pH調(diào)控快速建立生物制氫反應(yīng)器 ［J］. 太陽能學(xué)報(bào)，2009，30（5）：708-712.

［14］ 袁瑛，韓偉，周雅珍，等. CSTR厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫系統(tǒng)中載體強(qiáng)化的研究 ［J］. 化工進(jìn)展，2010，29：215-217.

［15］ Jung K W，Kim D H，Shin H S. Continuous fermentative hydrogen production from coffee drinks manufacturing wastewater by applying UASB reactor ［J］. Int. J. Hydrogen Energy，2010，35：70-78.

［16］ 魏勃，劉文輝，袁林江.產(chǎn)氫產(chǎn)甲烷兩相厭氧發(fā)酵的研究進(jìn)展［J］. 工業(yè)水處理，2014，34（8）：10-13.

［17］ 國家環(huán)保局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會(huì).水和廢水監(jiān)測分析方法 ［M］. 4版.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

［18］ Kim S H，Han S K，Shin H S. Optimization of continuous hydrogen fermentation of food wastes as a function of solids retention time independent of hydraulic retention time ［J］. Process Biochem，2008，43：3-8.

［19］ 任南琪，馬放.污染控制微生物學(xué)原理與應(yīng)用 ［M］. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社環(huán)境科學(xué)與工程出版中心，2003.

［20］ Lay J J. Modeling and optimization of anaerobic digested sludge converting starch to hydrogen ［J］. Biotechnol.，Bioeng.，2000，68：69-78. ［21］ Yu H，Zhu Z，Hu W，Zhang H. Hydrogen production from rice winery wastewater in an upflow anaerobic reactor using mixed anaerobic cultures ［J］. Int. J. Hydrogen Energy，2012，27：59-65.

［22］ 呂凡，蔡濤，朱敏，等.蔬菜類廢物兩相厭氧消化水解酸化相顆粒降解規(guī)律 ［J］. 中國環(huán)境科學(xué)，2014，34（10）：2610-2616.

［23］ 王博，王淑瑩，袁悅，等.典型酸堿條件下 NO2-對(duì)剩余污泥水解產(chǎn)酸的影響 ［J］. 中國環(huán)境科學(xué)，2014，34（9）：2252-2258.

資源生態(tài)修復(fù)資源化研究.發(fā)表論文3篇.

Simultaneous biofuel production of 2-CSTRs anaerobic digestion system with different recovery rates of ethanol.

WAN Song1，2，LI Yong-feng2*（1.Center for Ecological Research，Northeast Forestry University，Harbin 150040，China；2.School of Forestry，Northeast Forestry University，Harbin 150040，China）.

China Environmental Science，2015，35（7）：2027～2032

With the energy conversion efficiency of 2-CSTRs （continuous stirred tank reactor） anaerobic digestion system as the study objectives，hydrogen，ethanol and methane as the target products，at different organic loading rates （OLRs），the ethanol-type fermentation was provided by controlling the available reaction parameters in hydrogen production phase，the treatment water of hydrogen production phase which was recovered ethanol served as the feed of methane production phase，and the energy conversion efficiency of the 2-CSTRs system were dug with different ethanol recovery rates （ERRs）. The survey results indicated that energy conversion rate （εT），energy conversion yield （εY） and SDR essentially increased with increasing ERR of 0～50%. Compared with the regular anaerobic digestion system，εT，εYand SDR of the system with ethanol recovery have increased by 32.63%，17.53% and 12.85% ，respectively，with the ERR of 50%.

continuous stirred tank reactor；two-phase anaerobic digestion system；substrate degradation rate；energy conversion rate

X703.5

A

1000-6923（2015）07-2027-06

2014-11-30

黑龍江省自然科學(xué)基金（E201354）

* 責(zé)任作者，教授，dr_lyf@163.com

萬松（1983-），女，黑龍江省哈爾濱人，博士，主要從事水