有机废弃物连续产氢产甲烷研究进展.pdfVIP

有机废弃物连续产氢产甲烷研究进展 赵明星“2，严群1一，阮文权“轴，徐岩毛’ (1．江南大学环境与土木工程学院，江苏无锡214122；2．江南大学工业生物技术教育部重点实验 室，江苏无锡214122；3．江南大学生物工程学院，江苏无锡214122) 摘要：我国每年都有大量的有机废弃物产生，对其进行有效的处理显得非常必要。而采用厌氧 发酵方法，不仅能有效处理有机废弃物而且能产生清洁的生物能源一氢气和甲烷。在能源日趋紧张 的今天，氢气和甲烷越来越受到人们的重视。目前，绝大多数有机废弃物单独用于产氢或产甲烷， 面临的主要问题是效率不商。相对于有机废弃物的单独产氢与产甲烷过程，本文在分析产氢，产甲 烷微生物和产氢，产甲烷代谢途径的基础上，提出了有机废弃物连续产氢产甲烷的可行性。采用连 续产氢产甲烷技术能达到有机废弃物能量利用的最大化。 关键词：有机废弃物，氢气，甲烷 ．、-￡一—jL一 只U舌 目前全球消耗的能源的80％是化石燃料，然而由于化石燃料的不可再生性及其产生 的环境污染问题，使得人们迫切需要寻找清洁，可再生的替代能源【l】。氢气和甲烷作为 清洁的可再生能源越来越受到人们的关注。 氢气被认为是未来最具潜力的能源之一【2】。氢气在燃烧后的终产物只有水，因此不 会造成环境污染和气候变暖问题。氢气不仅能作为能源，而且广泛应用于化工行业、食 品工业和燃料电池等【31。目前氢气的消耗已经占全球能源的3％，而且比例会越来越高【4】。 甲烷(沼气)的利用量在我国逐年提高，2005年我国沼气利用量为80亿立方米， 根据《国家可再生能源中长期发展规划》，预计到2010年和2020年，我国沼气年利用 520万吨／年和3200万吨／年标准煤【5J。 量将分别达到l90亿和400亿立方米，并可替代l 有机废弃物厌氧发酵产沼气具有以下优点【6】：1．产生的沼气可作为能源：2．厌氧消化后可 获得高质量的有机肥料和土壤改良剂；3．有效解决了有机废弃物的处理问题；4．厌氧消 化过程不需要氧气，减少动力消耗，降低了运行成本；5．可替代化石燃料，减少温室效 应气体的排放。 氢气和甲烷都可以通过有机废弃物的厌氧消化来产生。目前我国每年产生的有机废 生产量为5．9亿吨【71：我国仅北京、上海、广州等城市每天的餐厨垃圾就已超过1000吨 【8】；2005年我国城市生活污水总排放量为284．1亿吨，如果全部得到处理，将年产污泥 作者介绍：赵f!jj星，博士研究生，从事生物能源研究：。阮文投(通讯作肯)，教授，博导，从事环境生物技术研究． wqruan(蓟iangnaJl，edu．cn 19 (干重)量约840万吨【91。 如果这些有机废弃物得不到有效处理，随意堆放，将侵占大量土地，严重污染环境， 相反将这些有机废物用于能源化处理将产生巨大的生态和经济效益。在生态环境不断恶 化，能源问题日趋严重的今天，有效实施对有机废弃物的能源化处理，不仅可以减轻其 对环境的压力、减少对环境的污染，还可以通过厌氧消化的手段使其“变废为宝”生成可 再生的生物能源一氢气和沼气。 但目前有机废弃物绝大部分用来单独产氢【10-111或产甲烷‘12郴】，面临的主要问题是效 率不剐引。在报道的文献中对于有机废弃物产氢与产甲烷的耦合报道较少。本文在介绍 产氢、产甲烷微生物及其代谢途径的基础上，提出了有机废弃物连续产氢产甲烷的可行 性，并集合国内外文献，介绍有机废弃物在连续产氢产甲烷方面的研究进展。 1．产氢微生物 能够发酵有机物产氢的细菌包括专性厌氧菌和兼性厌氧菌【14】，如丁酸梭菌属 p“眇i6acfg，-f姗坨姆∥)、奥氏甲烷杆菌属(坛珐鲫D妇cfP厂i溯lD搬2勉凇勉f)、脱硫弧菌属 等。 表1产氢过程的非生物因子 1 Table f．actorsin non．biologicalbiohydrogenproduction f．actors Processof Non—biological