城市固体有机废弃物以微生物发酵法联产氢气和甲烷的机理研究

利用城市固体有机废弃物以微生物发酵法制氢对发展清洁高效的可再生能源和减少环境污染具有重要意义。目前关于发酵制氢存在三大难点:(1)产氢的能源转化率低；（2）有机酸累积抑制生物降解进程；（3）缺少能有效抑制产甲烷菌同时激活产氢菌的方法。本项目创造性地提出氢气和甲烷联产新工艺，发明两相三床发酵法联产反应器，采用加热预处理的厌氧活性污泥作为接种体，将固体有机物的水解、酸化过程与液相有机酸的产氢过程相分离；然后将副产物有机酸以甲烷八叠球菌属作为接种体继续产甲烷，从而克服了三大难点，使整个系统的氢气产量和能源转化率都获得突破性提高。具体将以富含碳水化合物、类脂物和蛋白质的三大类城市厨余垃圾作为典型例，研究厌氧活性污泥等天然混合菌株的最佳来源及其预处理方法，揭示高效联产组合菌株的生理生态学特征，探讨消化联产过程中氢和碳元素的迁移转化机理，考察最佳的反应控制条件，寻求发酵法联产氢气和甲烷的最大能力。