污泥厭氧發(fā)酵制氫研究進(jìn)展

王園園,張光明,張盼月,楊　光,宋　歡,楊安琪

(1.中國人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院,北京　100872; 2.北京林業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,北京　100083)

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污泥厭氧發(fā)酵制氫研究進(jìn)展

王園園1,張光明1,張盼月2,楊光1,宋歡1,楊安琪1

(1.中國人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院,北京100872; 2.北京林業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,北京100083)

摘要：從產(chǎn)氫菌富集和基質(zhì)污泥預(yù)處理兩方面探討不同預(yù)處理方式對產(chǎn)氫效能的影響。結(jié)果表明:產(chǎn)氫菌富集最為常用的預(yù)處理是熱處理,其所占比例為30%;其次為酸、堿處理?；|(zhì)污泥預(yù)處理中常用熱、酸、堿、滅菌、酶等方法,其中55%預(yù)處理方法采用物理預(yù)處理。污泥共消化產(chǎn)氫基質(zhì)主要包括城市固體廢棄物和農(nóng)業(yè)固體廢棄物,其中,餐廚垃圾作為有效共消化基質(zhì)備受關(guān)注。最后對污泥厭氧發(fā)酵制氫的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)氫菌;基質(zhì)污泥;污泥預(yù)處理;發(fā)酵制氫;預(yù)處理;共消化;產(chǎn)氫效能

隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快,污水產(chǎn)生量增多,剩余污泥產(chǎn)生量也在迅速增加，截至2014年,全國剩余污泥產(chǎn)生量已達(dá)到3 359萬t[1]。污泥中含有毒有害物質(zhì),如果處理處置不當(dāng),將會污染水體、土壤和大氣等周圍環(huán)境,造成二次污染。因此,污泥的處理處置問題亟待解決[2-4]。污泥干基熱值范圍為5 844～19 303 kJ/kg,因此,污泥可作為資源進(jìn)行利用[5]。厭氧發(fā)酵制氫是污泥處理處置方法之一,其主要包括水解、酸化、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸3個階段。污泥在產(chǎn)氫微生物作用下,最終產(chǎn)生氫氣、揮發(fā)性脂肪酸、二氧化碳等化合物。而氫氣作為清潔能源,具有較高的熱值,最高為3 042 cals/m3,為普通汽油的3倍,并且熱轉(zhuǎn)化率高,是替代化石燃料的理想能源。因此,污泥制氫不僅可以實現(xiàn)污泥減量化、穩(wěn)定化,同時可以生產(chǎn)清潔能源,具有很大發(fā)展?jié)摿6]。

然而產(chǎn)氫量低一直是制約污泥厭氧發(fā)酵制氫的重要因素。為了提高產(chǎn)氫效率,目前研究主要集中在產(chǎn)氫菌富集、基質(zhì)污泥預(yù)處理及污泥與其他基質(zhì)共消化產(chǎn)氫方面。產(chǎn)氫菌富集主要是污泥作為接種物產(chǎn)氫時,通過對污泥采用一定預(yù)處理方法,抑制嗜氫菌和產(chǎn)甲烷菌活性,提高產(chǎn)氫菌的活性,從而提高產(chǎn)氫量[7-8]。污泥厭氧產(chǎn)氫過程水解是污泥發(fā)酵產(chǎn)氫的限速步驟,因此在以污泥為基質(zhì)時,采用預(yù)處理方法可提高溶解性有機(jī)物濃度,進(jìn)而提高產(chǎn)氫效率[9]。此外,污泥與其他基質(zhì)聯(lián)合產(chǎn)氫,可改善系統(tǒng)碳氮比等,有效提高氫氣產(chǎn)量。目前已對產(chǎn)氫菌富集、基質(zhì)污泥預(yù)處理及與其他基質(zhì)共消化進(jìn)行大量研究,但是對不同預(yù)處理方法以及共消化促進(jìn)污泥產(chǎn)氫未進(jìn)行全面梳理總結(jié),缺乏相關(guān)綜述。筆者針對不同預(yù)處理方法對污泥產(chǎn)氫效果的影響進(jìn)行對比、分析,同時對污泥共消化基質(zhì)種類及不同種類基質(zhì)對污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫的影響進(jìn)行總結(jié)、分析,以期為以后的研究提供理論基礎(chǔ)。

1　產(chǎn)氫菌富集

污泥不僅含有產(chǎn)氫菌而且含有嗜氫菌,梭菌屬是常見的產(chǎn)氫菌,可以形成芽孢,抵擋熱處理、酸堿處理及化學(xué)試劑的破壞作用。因此,污泥作為接種物時,通過預(yù)處理方法可有效抑制嗜氫菌活性、富集產(chǎn)氫菌,提高產(chǎn)氫速率[7]。目前產(chǎn)氫菌富集研究中各預(yù)處理方法所占比例如圖1所示。熱處理操作簡單,易篩選產(chǎn)氫菌,應(yīng)用最廣泛,其所占比例為30%。其次為酸、堿處理,酸、堿處理可以篩選產(chǎn)氫菌,但是容易腐蝕反應(yīng)器,不利于反應(yīng)系統(tǒng)長期的穩(wěn)定進(jìn)行。此外,添加化學(xué)試劑也有所應(yīng)用。化學(xué)試劑如氯仿等,可以直接抑制產(chǎn)甲烷菌活性,但是化學(xué)試劑可能造成污泥的二次污染,危害人體健康。

圖1　產(chǎn)氫菌富集各預(yù)處理方法所占比例

1.1熱處理

熱處理可以殺滅甲烷菌,而產(chǎn)氫菌在高溫條件下產(chǎn)生芽孢,可以避免失去活性,提高產(chǎn)氫能力,從而提高產(chǎn)氫量[10]。熱處理較適宜的溫度為60～121℃。Lin等[9，11]研究采用熱處理,氫氣轉(zhuǎn)化率達(dá)到了60%。Baghchehsaraee等[12]研究表明,利用熱處理產(chǎn)氫量可提高4.35倍,同時,Zhang等[13]采用熱處理對污泥進(jìn)行預(yù)處理,產(chǎn)氫量提高了32%。此外,熱處理對氫氣含量也有一定改善,氫氣含量達(dá)到54%[14]。熱處理不僅可以提高產(chǎn)氫菌活性,同時也會影響其他微生物活動,郭婉茜等[15]研究表明,熱處理可以提高產(chǎn)酸微生物活性,提高10%～32%的酸化率,同時產(chǎn)氫量提高1.69～1.82倍。但是Kim等[16]研究表明,未經(jīng)熱處理獲得的產(chǎn)氫量高于經(jīng)過熱處理的產(chǎn)氫量,其原因可能是熱處理使得微生物多樣性降低。熱處理接種污泥中微生物群落復(fù)雜多樣,對產(chǎn)氫的影響也有不同。整體來說,熱處理可作為接種污泥預(yù)處理的最佳方法。

1.2酸和堿處理

酸和堿預(yù)處理方法對污泥可以起到殺菌作用,從而對產(chǎn)氫菌進(jìn)行篩選。酸性預(yù)處理pH值一般為3～4,堿性預(yù)處理pH值一般為9～14,最佳預(yù)處理時間在24 h左右。劉旭東等[17]研究酸預(yù)處理最佳pH值和處理時間,結(jié)果表明不同pH的污泥產(chǎn)氫能力效果從大到小為:pH=3，pH=4，pH=5，pH=2。pH太低或者處理時間太短時都不能抑制嗜氫菌和產(chǎn)甲烷菌,但是pH值較高或者處理時間太長時,可能將產(chǎn)氫菌殺死,不利于產(chǎn)氫。Penteado等[18]研究表明,酸預(yù)處理使反應(yīng)體系更加穩(wěn)定,是提高生物產(chǎn)氫的最佳方式。Lin等[19]用堿預(yù)處理接種泥,在連續(xù)流攪拌槽式反應(yīng)器(CSTR)內(nèi)厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫,當(dāng)水力停留時間降低時梭狀芽孢桿菌為主導(dǎo)產(chǎn)氫菌,有利于產(chǎn)氫,且最大的氫氣轉(zhuǎn)化率為43.8%。Zhu等[20]研究表明,堿預(yù)處理沒有完全抑制產(chǎn)甲烷菌活性,但是能顯著提高產(chǎn)氫菌活性,提高氫氣產(chǎn)量,氫氣轉(zhuǎn)化率達(dá)到了76.5%。此外,Yin等[21]研究采用酸、堿方法進(jìn)行預(yù)處理,氫氣產(chǎn)量分別提高125%和27.2%。Chang等[22]研究表明,接種泥經(jīng)過酸、堿預(yù)處理后,兩種預(yù)處理系統(tǒng)發(fā)酵類型均為丁酸型發(fā)酵,有利于氫氣的產(chǎn)生。可見,酸、堿預(yù)處理可以提高產(chǎn)氫效果,但是不同預(yù)處理方法對氫氣轉(zhuǎn)化率的影響沒有統(tǒng)一的結(jié)果。

1.3化學(xué)試劑

添加化學(xué)試劑可以抑制嗜氫菌和產(chǎn)甲烷菌活性,從而提高氫氣產(chǎn)量。目前主要的化學(xué)試劑有氯仿、二溴乙烷磺酸鈉、碘丙烷等。不同化學(xué)試劑對產(chǎn)氫效果的影響尚無統(tǒng)一定論,有研究發(fā)現(xiàn)添加化學(xué)試劑可以有效抑制甲烷菌活性,提高產(chǎn)氫量。Hu等[23]研究表明,氯仿預(yù)處理產(chǎn)氫效果高于酸、堿預(yù)處理,甲烷菌對氯仿有較強(qiáng)的敏感性,在氯仿濃度較低條件下可以被完全抑制。Liang等[24]研究表明,氯仿預(yù)處理下氫氣轉(zhuǎn)化率較低,僅為0.125%。同樣,沈良等[10]發(fā)現(xiàn)氯仿預(yù)處理氫氣量和氫氣含量分別為38.5 mL/g葡萄糖、22.46%,產(chǎn)氫量相對其他預(yù)處理低。氯仿預(yù)處理產(chǎn)氫效果不佳,原因可能是氯仿有一定毒性,產(chǎn)氫菌活性受到影響。Chang等[22]研究中添加二溴乙烷磺酸鈉,產(chǎn)氫量降低,可能是二溴乙烷磺酸鈉抑制了產(chǎn)氫菌活性。而在Zhu等[20]的研究中,二溴乙烷磺酸鈉預(yù)處理和碘丙烷預(yù)處理可以有效地抑制甲烷菌活性,但是對于氫氣產(chǎn)量影響不大。但Mohan等[25]研究指出,二溴乙烷磺酸鈉預(yù)處理為最佳的預(yù)處理方法,與Chang等[22]研究相矛盾?？傊?添加化學(xué)試劑處理相對于酸、堿、熱預(yù)處理有一定缺陷,對產(chǎn)氫菌活性可能有一定影響,可能導(dǎo)致產(chǎn)氫量降低。

2　基質(zhì)污泥預(yù)處理

污泥厭氧產(chǎn)氫過程中微生物細(xì)胞的水解是限制產(chǎn)氫速率和產(chǎn)氫量的主要因素。為提高污泥產(chǎn)氫效率,需要破壞污泥微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu),使得有機(jī)物充分釋放出來[26]。基質(zhì)污泥的不同預(yù)處理方式主要有4種:物理預(yù)處理、化學(xué)預(yù)處理、生物預(yù)處理和聯(lián)合預(yù)處理。各種預(yù)處理所占比例如圖2所示,其中55%方法采用物理預(yù)處理。表1總結(jié)了各種預(yù)處理方法對污泥產(chǎn)氫率的影響。

圖2　基質(zhì)污泥各預(yù)處理方法所占比例

2.1物理預(yù)處理

物理預(yù)處理方法主要有滅菌、微波、超聲、熱處理。這些預(yù)處理方法可以提高水解速率和破壞污泥細(xì)胞結(jié)構(gòu),提高產(chǎn)氫量。Guo等[27]研究采用滅菌、微波和超聲3種方法對污泥進(jìn)行預(yù)處理,3種預(yù)處理方法均可以促進(jìn)溶解性化學(xué)需氧量(SCOD)、蛋白質(zhì)、多糖的釋放。滅菌預(yù)處理獲得最佳產(chǎn)氫量是15.02 mL/g總化學(xué)需氧量(TCOD),這一研究結(jié)果同謝波等[28]的研究一致。另外,熱處理作為污泥預(yù)處理的一種方法,可以破壞污泥絮體結(jié)構(gòu)。陸源等[29]和陳文花等[30]研究均表明熱處理在75℃、處理10 min時對污泥有一定的融胞作用,促進(jìn)蛋白質(zhì)和多糖的水解,提高氫氣產(chǎn)量。此外,陳文花等[30]還發(fā)現(xiàn)熱處理之后的氫氣產(chǎn)量為原泥的19倍,并且溶解性蛋白質(zhì)和多糖為原泥的6.4～8.9倍和1.6～7.9倍。以污泥為基質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理時，除了滅菌處理、熱處理之外,微波預(yù)處理同樣可以促進(jìn)污泥產(chǎn)氫,Thungklin等[31]研究表明,微波預(yù)處理產(chǎn)氫量可以提高69倍。

2.2化學(xué)預(yù)處理

目前化學(xué)預(yù)處理最常用的方法是酸、堿預(yù)處理。酸、堿預(yù)處理可以促進(jìn)污泥胞外聚合物、細(xì)胞壁和細(xì)胞內(nèi)大分子物質(zhì)水解,并且堿預(yù)處理可以與污泥菌體細(xì)胞膜發(fā)生皂化反應(yīng),從而破壞菌體細(xì)胞膜,提高溶解性有機(jī)物濃度,進(jìn)而提高產(chǎn)氫量[32]。肖本益等[33]研究污泥經(jīng)過堿處理之后,在無接種物的條件下,可以穩(wěn)定產(chǎn)氫,產(chǎn)氫量為14.4 mL/g揮發(fā)固體物質(zhì)(VS),而未經(jīng)堿處理的污泥幾乎不產(chǎn)氫。Assawamongkholsiri等[34]研究酸預(yù)處理對活性污泥厭氧產(chǎn)氫的影響,接種物為厭氧消化污泥,研究表明酸處理后產(chǎn)氫量481mL/L,提高了6.29倍。另外，現(xiàn)有研究中光催化也被用于處理污泥,光催化可以將有毒物質(zhì)氧化,同時降低污泥中有毒物質(zhì)濃度,并且經(jīng)濟(jì)性較好[35]。Liu等[36]研究證明,光催化可有效地促進(jìn)氫氣產(chǎn)量,氫氣產(chǎn)量達(dá)到211mL/L,相比未預(yù)處理的提高了120%。

2.3生物預(yù)處理

相比于物理預(yù)處理、化學(xué)預(yù)處理方法,生物預(yù)處理方法應(yīng)用較少。目前生物預(yù)處理方法常用的有嗜熱酶法和外加淀粉酶,可以有效促進(jìn)溶解性有機(jī)物濃度,提高產(chǎn)氫量。鄭禾山[37]采用嗜熱酶法和低強(qiáng)度超聲聯(lián)合處理污泥,結(jié)果表明嗜熱酶處理可有效促進(jìn)可溶性物質(zhì)的釋放,SCOD提高了3.52倍,且產(chǎn)氫量提高48.6%。潘維等[38]研究采用Enterococcussp.LG1為接種菌,在外加淀粉酶作用下,污泥SCOD/TCOD的比值從6.36%增加到30.93%,且產(chǎn)氫量達(dá)到了13.92 mL/g,為對照的2.83倍。且可溶性多糖的利用率達(dá)到了62.87%,表明其為厭氧發(fā)酵中主要的營養(yǎng)物質(zhì)。

2.4聯(lián)合預(yù)處理

聯(lián)合預(yù)處理也是目前研究中應(yīng)用較多的預(yù)處理方法,其可以利用各個預(yù)處理優(yōu)勢，最大限度地提高產(chǎn)氫量,同時降低成本[39]。目前,聯(lián)合預(yù)處理有多種組合方式,物理預(yù)處理、化學(xué)預(yù)處理、生物預(yù)處理之間可以相互組合,達(dá)到提高產(chǎn)氫的目的。Yang等[40]研究采用超聲和臭氧聯(lián)合的方法處理污泥,結(jié)果表明聯(lián)合預(yù)處理較單獨處理，污泥降解率提高15%～40%,產(chǎn)氫量為9.28 mL/g干污泥(DS),提高了6.86倍。

表1　基質(zhì)污泥預(yù)處理產(chǎn)氫情況

注：①化學(xué)需氧量。

3　污泥共消化

污泥單獨厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫時,其生物降解能力和產(chǎn)氫量比較低。但是當(dāng)污泥與基質(zhì)共消化時可以提高整個厭氧發(fā)酵系統(tǒng)碳氮比,稀釋污泥中潛在的有毒物質(zhì),有利于提高微生物活性,提高產(chǎn)氫量[41]。圖3為目前研究中污泥共消化基質(zhì)種類及研究文獻(xiàn)數(shù)量。污泥共消化產(chǎn)氫的基質(zhì)主要分為2類:第一類為城市固體廢棄物,其中主要是餐廚垃圾;第二類為農(nóng)業(yè)固體廢棄物,如稻草、木薯等。除此之外,工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢棄物如甘油、生物柴油等均可以作為共消化基質(zhì)。不同混合基質(zhì)和操作條件下,污泥共消化產(chǎn)氣效果也不同(表2)。

3.1城市固體廢棄物

餐廚垃圾中富含淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)物質(zhì),在水解過程中會產(chǎn)生較高濃度的揮發(fā)性脂肪酸,有利于產(chǎn)氫菌進(jìn)一步產(chǎn)生氫氣。并且,含氮量高的污泥與含氮量低的餐廚垃圾聯(lián)合產(chǎn)氫,可以調(diào)節(jié)發(fā)酵系統(tǒng)碳氮比,提高產(chǎn)氫量,所以餐廚垃圾成為主要的共消化基質(zhì)[42-45]。Sreelaor等[46]研究表明餐廚垃圾與污泥體積比為6.5∶1時,碳氮比為33.14,獲得最大產(chǎn)氫量102.63 mL/g揮發(fā)懸浮固體物質(zhì)(VSS)。Zhu等[44]研究餐廚垃圾與混合污泥進(jìn)行共消化產(chǎn)氫,結(jié)果表明餐廚垃圾和混合污泥1∶1混合時,獲得最大產(chǎn)氫量112 mL/g VS,這主要是由于兩者混合使得系統(tǒng)pH處于5.5～6之間,有利于產(chǎn)氫菌產(chǎn)氫。Kim等[47]研究采用餐廚垃圾與污泥聯(lián)合產(chǎn)氫,結(jié)果證明污泥補充了額外的氮源,提高了系統(tǒng)緩沖能力,并且污泥影響了餐廚垃圾蛋白質(zhì)的降解,兩者混合發(fā)酵產(chǎn)氫具有協(xié)同作用。此外,研究結(jié)果表明,污泥中含有Fe、Ca兩種金屬有利于共消化產(chǎn)氫。袁雨珍[48]研究結(jié)果表明適宜的混合比和初始pH能夠提高微生物厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫效果。餐廚垃圾與剩余污泥之比為4∶1,初始pH值為9.0時,產(chǎn)氫效果最好,產(chǎn)氫量為72.9 mL/g VS。因此,綜合研究結(jié)果表明,餐廚垃圾和污泥共消化可以使系統(tǒng)穩(wěn)定,在不同混合比條件下,通過調(diào)節(jié)碳氮比、pH值等適宜條件，可使產(chǎn)氫量達(dá)到最大。

表2　污泥共消化產(chǎn)氫分析

注:① 體積比;② 質(zhì)量比;③ 總固體物質(zhì)。

3.2農(nóng)業(yè)固體廢棄物

農(nóng)業(yè)固體廢棄物在元素組成上C、H、O 3種元素含量達(dá)到65%～90%,而且其化學(xué)組成中主要含有纖維素、半纖維素、淀粉等物質(zhì)[49]。Cheng等[50]研究表明纖維素可以作為混合或者純產(chǎn)氫菌的良好產(chǎn)氫基質(zhì),進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫。目前,污泥與木薯、稻草等共消化產(chǎn)氫成為研究熱點。Wang 等[51-52]研究表明木薯和污泥聯(lián)合厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫,可以提高系統(tǒng)水解和酸化性能,提高產(chǎn)氫量,另外還可以提高pH緩沖性能。同時Kim等[16]研究表明污泥與稻草共消化產(chǎn)氫最佳的碳氮比為25,且系統(tǒng)pH維持在4.5～5.0,該pH條件下產(chǎn)氫菌活性較高,利于產(chǎn)氫。

3.3其他基質(zhì)

污泥也可與工業(yè)廢棄物共消化產(chǎn)氫,如污泥與甘油聯(lián)合產(chǎn)氫[53]。Rivero等[54]研究表明,污泥與甘油共消化產(chǎn)氫,總的能量轉(zhuǎn)化效率可達(dá)95.79%,高于各個基質(zhì)單獨產(chǎn)氫的能量轉(zhuǎn)化效率。Chen等[55]研究污泥與淀粉共消化產(chǎn)氫,結(jié)果表明多糖與蛋白質(zhì)之比為5.0時,產(chǎn)氫量最高,達(dá)到100.6 mL/g COD,并且污泥降解率為38.2%。

4　結(jié)論與建議

本文總結(jié)了污泥預(yù)處理對產(chǎn)氫的影響,包括產(chǎn)氫菌富集和基質(zhì)污泥預(yù)處理兩方面,同時分析了污泥共消化基質(zhì)種類對產(chǎn)氫影響的研究現(xiàn)狀。分析結(jié)果表明，產(chǎn)氫菌富集最常用的預(yù)處理方法為熱處理,其所占比例為30%,其次為酸、堿處理。熱、酸、堿預(yù)處理均可有效抑制嗜氫菌活性,提高產(chǎn)氫菌活性。相對熱、酸、堿預(yù)處理來說,化學(xué)試劑預(yù)處理不利于基質(zhì)產(chǎn)氫?；|(zhì)污泥預(yù)處理中應(yīng)用最為廣泛的為物理預(yù)處理,其所占比例為55%?；|(zhì)污泥預(yù)處理中滅菌、熱、酸、堿、酶等預(yù)處理方法均可以有效地提高產(chǎn)氫效率。此外,污泥與其他基質(zhì)共消化也可達(dá)到提高產(chǎn)氫效率的目的。目前共消化基質(zhì)主要為城市固體廢棄物和農(nóng)業(yè)固體廢棄物,其中餐廚垃圾占主導(dǎo)。

目前不同預(yù)處理方法對污泥產(chǎn)氫的影響一般用基質(zhì)降解率、氫氣轉(zhuǎn)化率、氫氣產(chǎn)量等指標(biāo)進(jìn)行評價,但僅利用這些指標(biāo)無法直接比較各預(yù)處理方法的產(chǎn)氫效果。因此,需要建立更為全面的評價指標(biāo),來準(zhǔn)確分析不同預(yù)處理方法對產(chǎn)氫效果的影響及其實用性。近年來污泥共消化產(chǎn)氫逐漸成為研究的熱點,共消化基質(zhì)種類可進(jìn)一步擴(kuò)大,如農(nóng)業(yè)固體廢棄物中玉米、小麥等植物秸稈,工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的富含有機(jī)物的廢棄物等均可作為共消化基質(zhì),并且共消化產(chǎn)氫機(jī)制仍需要進(jìn)一步探究。

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DOI：10.3880/j.issn.1004-6933.2016.04.018

基金項目:中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項(14XNLQO)

作者簡介:王園園(1991—),女,碩士研究生,研究方向為污泥資源化、減量化。E-mail:18700808817@163.com 通信作者:張光明,教授。E-mail:zgm@ruc.edu.cn

中圖分類號：X705

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1004-6933(2016)04-0109-08

(收稿日期：2016-02-02編輯：彭桃英)

Research progress of hydrogen production through anaerobic fermentation of waste sludge

WANG Yuanyuan1, ZHANG Guangming1, ZHANG Panyue2, YANG Guang1, SONG Huan1, YANG Anqi1

(1. School of Environment and Natural Resources, Renmin University of China, Beijing 100872, China;2.CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China)

Abstract：The efficiency of hydrogen production with different pretreatments of enriching hydrogen-producing bacteria and substrate sludge are discussed. The results show that heat treatment is the most commonly used method to enrich hydrogen-producing bacteria, accounting for 30% of all the pretreatment methods, followed by the acid and alkali pretreatments. The commonly used methods for pretreatment of substrate sludge include the heat, acid, alkali, sterilization, and enzyme treatments, 55% of which are physical pretreatment methods. Co-digestion substrates of sludge for hydrogen production mainly include municipal solid waste and agricultural solid waste, in which the food waste is an effective co-digestion substrate, attracting much attention. Some suggestions and prospects are proposed for hydrogen production through anaerobic fermentation of waste sludge.

Key words：hydrogen-producing bacteria; substrate sludge; sludge pretreatment; fermentative hydrogen production; pretreatment; co-digestion; hydrogen production efficiency