水處理外文翻譯

1、 氫和甲烷混合產(chǎn)物的兩相厭氧消化 Michael Cooney , Nathan Maynard , Christopher Cannizzaro , John Benemann 摘要 一個(gè)厭氧消化過(guò)程產(chǎn)生的氫氣和甲烷在兩個(gè)連續(xù)的階段，分別地使用2和15 L工作容積的兩種生物反應(yīng)器。這個(gè)相對(duì)體積比（更短的保留時(shí)間在第二甲烷生產(chǎn)反應(yīng)堆）被選中在某種程度上以第二甲烷生產(chǎn)反應(yīng)堆測(cè)試相分離可以增強(qiáng)新陳代謝的假設(shè)。反應(yīng)器系統(tǒng)為傳統(tǒng)厭氧污泥消化池，以葡萄糖、酵母膏、蛋白胨為底物，相對(duì)較低混合的操作條件下模擬完整的全面運(yùn)行。兩級(jí)總共9個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)底物的濃度、稀釋率、底物碳氮比和融合的程度進(jìn)行調(diào)查。本文就兩

2、級(jí)處理的性能和潛在生產(chǎn)清潔可燃燒的氫和甲烷的混合物的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了討論。 2006愛(ài)思唯爾有限公司保留所有權(quán)利。 關(guān)鍵詞:生物氫氣,甲烷,厭氧消化,可再生能源;產(chǎn)乙酸菌,產(chǎn)烷生物1. 介紹 生物氫燃料生產(chǎn)是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的生物技術(shù)領(lǐng)域。光生物學(xué)的過(guò)程，微藻類和微光合細(xì)菌分別從陽(yáng)光和水或有機(jī)基質(zhì)中任一個(gè)產(chǎn)生氫氣，研究了幾十年,但受到許多實(shí)際和基本的限制(Benemann, 1997; Levin et al., 2004; Nath and Das,2004)。黑暗細(xì)菌的氫發(fā)酵和有機(jī)基質(zhì)也有局限性，主要是相對(duì)氫的低收益率獲得直到現(xiàn)在，通常只有10 - 20%,最多30%,襯基底的能量轉(zhuǎn)化為氫燃料

3、l (Das and Veziroglu, 2001; Van Ginkeland Logan, 2005)。相比之下,獲得商業(yè)乙醇或沼氣發(fā)酵有80 - 90%的收益率(Claassen et al., 1999)。原則上通過(guò)代謝工程得到更高的收益率可能是可實(shí)現(xiàn)的,(Hallenback and Benemann, 2002; Keasling et al., 1998)但是，到目前為止,沒(méi)有已報(bào)告的重大改進(jìn)的收益率。 甲烷發(fā)酵,又稱厭氧消化，主要涉及聯(lián)盟兩種類型的細(xì)菌：所謂的引起酸化的細(xì)菌分解成主要基質(zhì)H2,乙酸和CO2,產(chǎn)甲烷菌轉(zhuǎn)換成乙酸、H2和CO2、甲烷氣體。各種各樣的更高的有機(jī)酸，比

4、如丙酸,酪酸和乳酸,以及醇類和酮類，也形成了分解有機(jī)底物高度多樣化的種群一般被稱為抑制產(chǎn)酸菌。然而,在良好的操作過(guò)程中,然而,在一個(gè)良好的操作過(guò)程中,這些產(chǎn)品主要是轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣,反過(guò)來(lái),然后轉(zhuǎn)化為沼氣。這個(gè)過(guò)程的關(guān)鍵是產(chǎn)乙酸細(xì)菌產(chǎn)生的H2遷到一個(gè)非常低的分壓，典型的在物質(zhì)的量濃度范圍，由產(chǎn)甲烷菌,從而允許否則熱力學(xué)不利的代謝更高的有機(jī)酸、醇類乙酸及氫氣(Belaich et al., 1990)。結(jié)果共生關(guān)系是一個(gè)全面的高產(chǎn)的可發(fā)酵底物到甲烷轉(zhuǎn)化燃料與最多微量氫氣的存在于氣相(Ferris,1993)。事實(shí)上,即使是少量的氫(> 0.1%)的氣相顯示一個(gè)出了故障的過(guò)程中,由于過(guò)載、毒

5、性、或其他因素使共生關(guān)系失衡,一般隨后停止產(chǎn)甲烷。然而,兩種反應(yīng),形成的有機(jī)酸和氫氣和甲烷,可至少部分被分離成單獨(dú)的生物反應(yīng)器串聯(lián),第一個(gè)，更小的反應(yīng)器生產(chǎn)有機(jī)酸、氫氣和二氧化碳,而第二,還有更大的反應(yīng)器生產(chǎn)甲烷及二氧化碳。這樣的兩相厭氧消化時(shí)提出了優(yōu)化的一種方式生長(zhǎng)的每個(gè)類型的細(xì)菌在分開(kāi)的反應(yīng)器,特別是產(chǎn)乙酸菌生長(zhǎng)在一個(gè)較低的pH值(例如:5 - 6)和短水力停留時(shí)間(通常1 - 2天)在第一階段,而較慢生長(zhǎng)的產(chǎn)甲烷菌階段,需要一個(gè)更中性的pH值,優(yōu)先培養(yǎng)在第二階段中,隨著水力停留時(shí)間較長(zhǎng)(通常是10 - 20天),( Blonskaja et al., 2003;Demirel and Y

6、enigun, 2002; Pohland and Ghosh, 1971)。然而,如上所述,厭氧消化共生相互作用兩種一般類型的細(xì)菌種群,以產(chǎn)甲烷生物為食進(jìn)行有效的去除,廢品(氫氣及乙酸)的引起酸化的細(xì)菌。因此這兩個(gè)基本過(guò)程分離一般不顯著加快或提高整體產(chǎn)甲烷,盡管它可能有一些優(yōu)勢(shì)使過(guò)程更加耐沖擊負(fù)荷。在早期的工作對(duì)兩相厭氧消化,氣體,氫和二氧化碳,產(chǎn)生于第一階段被轉(zhuǎn)移到第二階段轉(zhuǎn)換成甲烷,而且,事實(shí)上,一些在第一階段測(cè)量產(chǎn)氣量的文獻(xiàn)報(bào)道。然而,由于新興的興趣和燃料電池氫燃料, 近年來(lái)在黑暗的氫氣發(fā)酵已經(jīng)有大量的研究 (Das and Veziroglu, 2001; Hallenback an

7、d Benemann, 2002; Levin et al., 2004),從本質(zhì)上講,對(duì)應(yīng)的第一階段兩相厭氧消化工藝等。然而,如前所述,在所有這些研究之后,該整體氫氣收益率低,只有10 - 20%的能量被轉(zhuǎn)換基質(zhì)氫燃料與其余轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸和其他產(chǎn)品。許多作者提出了利用光合細(xì)菌轉(zhuǎn)換這些氫氣燃料副產(chǎn)物,可以顯示出高產(chǎn)、雖然太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率很低(Miyake,1998),使這種方法不切實(shí)際。在第二個(gè)生產(chǎn)沼氣反應(yīng)器已被推薦另外一個(gè)方法(Benemann,1998), 最近出現(xiàn)一些努力做這樣的雙重氫氣和甲烷產(chǎn)品(Benemann et al., 2004; Kramer and Bagley, 2004)

8、。然而,如果產(chǎn)氫氣是客觀的,是更直接和似乎有理的甲烷氣體通過(guò)正常的厭氧消化,然后把這種燃料氫氣通過(guò)傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)化的過(guò)程。近期的一個(gè)潛在的實(shí)際應(yīng)用兩相厭氧消化是產(chǎn)氫氣和甲烷的混合物。氫氣和甲烷混合物,范圍氫氣為10 - 30%,甲烷為90 - 70%,在一個(gè)立方體的基礎(chǔ)上,用已知氮氧化物排放低得多內(nèi)燃機(jī),這允許使用這樣的燃料地區(qū)是嚴(yán)格規(guī)范了氮氧化物的排放量(Bauer and Forest, 2001; Collier et al., 1996)。在這里我們解決氫氣和甲烷混合在兩相厭氧消化工藝,采用一個(gè)模擬的高碳水化合物廢水混合所得細(xì)菌種群傳統(tǒng)厭氧消化池設(shè)計(jì)用來(lái)模擬在操作條件下的一個(gè)一般的過(guò)程。2方

9、法2.1 兩級(jí)厭氧生物反應(yīng)器系統(tǒng)兩級(jí)厭氧生物反應(yīng)器系統(tǒng)(圖1),包括一個(gè)4.7升的樹(shù)脂缸覆蓋(DS5300-9609, Nalgene, Rochester, NY)第一(“hydrogen-production,”)反應(yīng)器和一個(gè)18.8升的樹(shù)脂缸覆蓋(DS5300-9212, Nalgene)第二(" methane-production”)反應(yīng)器。工作容積分別為2.0和15.0 L。所有連接是用聚四氟乙烯管(890 FEP, Nalgene)和不銹鋼尼龍壓縮配件(Swagelok Co., Solon, Ohio)。反應(yīng)器入侵檢測(cè)系統(tǒng)蓋子的壓縮攻擊O型密封圈使用兩種鋼板放置上方和

10、下方反應(yīng)器和螺栓在發(fā)生在四個(gè)角。組合反應(yīng)器進(jìn)行煤氣泄漏獨(dú)立引入氮?dú)馔ㄟ^(guò)氣體噴射口和排氣管放置在量筒底45.0厘米充滿水(對(duì)應(yīng)于一個(gè)壓頭大約0.05 bar或0.67 psi)。停止后氣體氮流量水平排管浮水保持至少一個(gè)小時(shí)不變,表示沒(méi)有明顯的氣體泄漏。反應(yīng)器混合被放置在每個(gè)反應(yīng)器磁攪拌對(duì)(PC-310, Corning Inc., Corning, NY)和攪拌1.5英寸。當(dāng)產(chǎn)氫產(chǎn)甲烷反應(yīng)器各自獨(dú)立運(yùn)行(non-integrated operation), 污水來(lái)自每個(gè)反應(yīng)器蠕動(dòng)泵分離廢棄的瓶子。當(dāng)操作一個(gè)兩相的過(guò)程(“一體化運(yùn)作”), 污水從第一個(gè)反應(yīng)器被泵注入了第二個(gè)反應(yīng)器。在這兩種情況下,

11、蠕動(dòng)泵是通過(guò)反應(yīng)器的管安置的表面下的反應(yīng)器液體,避免了這兩個(gè)之間的交換氣體反應(yīng)器、泡沫分離和相關(guān)的有關(guān)系的工件。液體高度,從而在兩個(gè)反應(yīng)器反應(yīng)器容量,因此控制電導(dǎo)率傳感器的在液體達(dá)到頂端的傳感器啟動(dòng)一個(gè)蠕動(dòng)泵,。在這些試驗(yàn)中,在第一(生產(chǎn)氫氣)反應(yīng)器電導(dǎo)率傳感器集保持高度的工作容積2.0 L而第二(生產(chǎn)甲烷)反應(yīng)器的高度調(diào)整到15.0 L的工作量。飼料媒介在一個(gè)聚乙烯水槽容量的114.0 L,保持在5與內(nèi)在鋁線圈換熱器(EX11, Aquatic Eco-systems Inc., Apopka, FL)連接到外部,設(shè)定的控制cryostat(Ultratemp,2000,Julabo Lab

12、ortecknic、德國(guó))和混合磁攪拌棒。在兩個(gè)反應(yīng)器混合是故意低能更好地反映條件的工業(yè)規(guī)模系統(tǒng), 在實(shí)驗(yàn)生物反應(yīng)器通常應(yīng)用高混合率是不能接受的。飼料套管日常或每2天根據(jù)需要被替換。氮?dú)馐遣粩嗤ㄟ^(guò)介質(zhì)殼有助于維持厭氧環(huán)境。飼料媒介通過(guò)蠕動(dòng)泵由反應(yīng)器被送到聚四氟乙烯管(101U/R, WatsonMar-low Ltd., Cornwall, England)。泵的校對(duì)和飼料是利率定期驗(yàn)證。在兩個(gè)反應(yīng)器溫度和pH被限制在一個(gè)MicroDCU單元(B. Braun Biotech Inc., Allentown,PA),不斷記錄通過(guò)RS232串聯(lián)接口連接到外部戴爾電腦(Dell,Texas USA

13、)。溫度是原位測(cè)量使用PT - 100進(jìn)行了探查和pH與整體探頭(Mettler Toledo, Greifensee, Switzerland)維持在35±0.1在兩個(gè)反應(yīng)器采用200 W 和450 W發(fā)熱管(McMaster-Carr, Los Angeles, CA) 分別在第一和第二反應(yīng)器。在第一個(gè)反應(yīng)器pH值控制在5.5，在第二個(gè)反應(yīng)器通過(guò)自動(dòng)化添加氫氧化鈉到7.0?；氐臐舛葹?.0M,但是在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中使用大量的飼料的濃度被增加到4.0和6.0M?？倝A的消耗的計(jì)算記錄“準(zhǔn)時(shí)”的基礎(chǔ)和基地消耗率泵根據(jù)最小平方回歸的數(shù)據(jù)根據(jù)時(shí)間在60分鐘的間隔。在數(shù)據(jù)計(jì)算了1或2分鐘間隔和使

14、用實(shí)驗(yàn)室的觀點(diǎn)。為每一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài),利率(gas evolution,base addition)是一個(gè)24小時(shí)的平均數(shù)據(jù),期間展現(xiàn)出一致性的時(shí)候,并沒(méi)有顯示出機(jī)械或其他干擾(發(fā)泡、堵塞、缺乏混合線路、電力中斷)。穩(wěn)態(tài)假設(shè)已達(dá)到至少兩個(gè)完整的停留時(shí)間(即反應(yīng)器體積)過(guò)去了,氣體進(jìn)化速率(大約二十小時(shí)一周期)有同樣的測(cè)試值穩(wěn)定超過(guò)三天。2.2 媒介,接種劑和啟動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的媒體用于批量和連續(xù)實(shí)驗(yàn)包括(每升):10.0克葡萄糖,1.5 gK氫氣PO4, 1.67 Na2HPO4, 0.5 NH4Cl, 0.18 MgCl·6 氫氣O,2.0 g酵母提取物、2.0 g為原料,消泡劑 0.02毫升(

15、Sigma)。在一些實(shí)驗(yàn)中這種媒介通過(guò)修改或增加飼料葡萄糖濃度的濃度增加一倍,每公升酵母為原料(稱為2N而不是1 N為標(biāo)準(zhǔn)中)所描述的。碳氮比計(jì)算公式計(jì)算了各媒介合計(jì)碳和氮(每升)由葡萄糖、氯化銨為原料、酵母膏。氮和碳的貢獻(xiàn)(每升)從為原料(15.4%N、31.5% C)和酵母膏(18% N和32% C)的貢獻(xiàn)估計(jì)合計(jì)碳和氮組件 (如氨基酸、酪蛋白等)在每一個(gè)按提供的構(gòu)圖分析制造商。C:N組分摩爾比標(biāo)準(zhǔn)的媒介是7.59。厭氧消化池污泥收集夏威夷污水處理裝置(Hawaii Kai, HI)和儲(chǔ)存在4到5.0毫升的混合污泥被用來(lái)接種兩反應(yīng)器。沒(méi)有預(yù)處理(例如,加熱幫助選擇孢子形狀厭氧菌)并將其應(yīng)用

16、, 在相對(duì)較短的初期能更好地反映大規(guī)模的過(guò)程中細(xì)菌的數(shù)量將會(huì)主導(dǎo)自選。建立產(chǎn)甲烷培養(yǎng),第二個(gè)反應(yīng)器與第一個(gè)各自獨(dú)立運(yùn)行,通過(guò)直接輸入標(biāo)準(zhǔn)媒介的流動(dòng)速率大大增加。一次甲烷體積比例可達(dá)50%出水從第一個(gè)產(chǎn)氫反應(yīng)器代替慢慢去習(xí)慣第二反應(yīng)器媒介飼料,最終實(shí)現(xiàn)一個(gè)完全集成的操作兩相厭氧消化工藝。對(duì)批量的培養(yǎng),每一個(gè)反應(yīng)器四分之一廢氣的體積和添加新的標(biāo)準(zhǔn)媒介,在5分鐘的時(shí)期。簡(jiǎn)述了核反應(yīng)器和N2氣含氧量高才被封存、液體和氣體相位測(cè)量啟動(dòng),在連續(xù)培養(yǎng)試驗(yàn)。2.3 進(jìn)化速率測(cè)量氣體產(chǎn)氣速率從每一個(gè)反應(yīng)器在線使用高精度測(cè)量燃?xì)獗斫?nèi)部組成的一個(gè)壓力傳感器、三向式電磁閥、鎮(zhèn)流器室和電路板。這是與燃?xì)獗硇?zhǔn)蠕動(dòng)泵

17、送到一個(gè)精確的氣體的排放量超過(guò)一個(gè)規(guī)定的時(shí)間間隔測(cè)量數(shù)字流量計(jì)(model 520, Fisher Scientic),給一個(gè)線性響應(yīng)率對(duì)比閥門氣體流量。標(biāo)定后的燃?xì)獗磉B接了頭部空間的反應(yīng)器。燃?xì)庥?jì)量表的反應(yīng)不擾亂關(guān)于行動(dòng)的液位控制,確認(rèn)的準(zhǔn)確性和一般氣體流量測(cè)量的緊密性氣體生物反應(yīng)器。從泄漏的第一和第二反應(yīng)器在44小時(shí)期間被發(fā)現(xiàn)只有分別為2.1ml h-1和3.7 ml h-1,不可以影響的結(jié)果。6個(gè)月期間的重復(fù)校準(zhǔn)曲線在實(shí)驗(yàn)是穩(wěn)定、可靠和線性高達(dá)600.0 ml h-1。完整描述了燃?xì)獗硎窃趧e處(Cooney et al., 2006).2.4 氣-液相代謝產(chǎn)物中反應(yīng)器氣體組成成分的分析測(cè)

18、定使用一個(gè)安捷倫科技6890氣相色譜分離配備兩個(gè)柱切換閥設(shè)計(jì)的制造商。第一圓柱是一個(gè)Q聚合物圓柱(19091P-Q04, Agilent Technologies),分離二氧化碳和高分子量化合物,第二個(gè)為分子篩圓柱(19091P-MS8, Agilent Technologies)分離的低分子量氣體(氫氣,O2，N2，甲烷)。校準(zhǔn)曲線產(chǎn)生的這五個(gè)元件是直線的和可再生的。液相中揮發(fā)性有機(jī)酸(VOAs)進(jìn)行了高效液相色譜分析(1100 series, Agilent Technologies)。分離是按0.1%的硫酸實(shí)現(xiàn)流動(dòng)相的速度在泵0.8ml min-1通過(guò)一個(gè)Supelcogel C-610

19、H交換柱保持在30注入體積的樣品是10.0。檢測(cè)使用一個(gè)檢測(cè)器完成保持在30和Timberline TL - 105柱加熱器(Timberline Instruments, Boulder, CO)。識(shí)別未知的峰保留時(shí)間,超過(guò)30種化合物被挑選的。基于這些結(jié)果,校準(zhǔn)混合了十一個(gè)代謝物,通常出現(xiàn)在顯著水平在樣本從兩個(gè)生物反應(yīng)器。2.5 碳質(zhì)量平衡計(jì)算了各反應(yīng)器碳平衡 (獨(dú)立運(yùn)行的時(shí)候)通過(guò)對(duì)比碳進(jìn)入反應(yīng)器(即飼料、酵母提取物、葡萄糖)反對(duì)碳離開(kāi)生物反應(yīng)器(如下液相、氣相代謝物、生物量、未消耗的蛋白胨，酵母膏)。碳進(jìn)入反應(yīng)器的計(jì)算公式和葡萄糖估計(jì)值為1.27g C L-1為原料,添加在2.0克酵母

20、為原料每公升2.0克(例如,制造商信息和碳含量從你們的胺基酸(s)為原料的組成)。液相色譜中的揮發(fā)性有機(jī)酸根據(jù)高效液相色譜測(cè)量。碳在溶解的二氧化碳和甲烷的計(jì)算公式是亨利的法律的系數(shù)分別為29.76和714.0atm-1mol,分別考慮,以二氧化碳的形式碳酸鹽和碳酸氫鹽(Blanch and Clark, 1997)。碳的生物量離開(kāi)生物反應(yīng)器估算通過(guò)假設(shè)產(chǎn)量系數(shù)為0.2克每克葡萄糖消耗干重、微生物生物量碳成分的50%,認(rèn)為合理的眾多的生物將來(lái)自輸入酵母和為原料提取物。碳離開(kāi)的形式以未消耗的蛋白胨和酵母膏計(jì)算假設(shè)只有60%的消滅了這兩種媒介(40%被剩下)。雖然承認(rèn)這種測(cè)試值是基本不可能精確近似,

21、但是這一些碳占的影響,改變這種測(cè)試值是下面討論。2.6 統(tǒng)計(jì)分析發(fā)酵數(shù)據(jù)表格1、3、4給出了通過(guò)用微軟優(yōu)越試算表計(jì)算平均測(cè)試值和標(biāo)準(zhǔn)偏差在兩到三天之后檢視分離穩(wěn)態(tài)取得了較好的應(yīng)用效果。在所有情況下,高效液相色譜法(例如,VOAs)和GC(例如,氫氣和甲烷)測(cè)量了2天、3天、甚至4天前穩(wěn)態(tài)得出,用這些值作為基線測(cè)量的準(zhǔn)確性穩(wěn)態(tài)測(cè)量(例如, 用任何一個(gè)測(cè)量的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)衡量他們的測(cè)試值是不現(xiàn)實(shí)的)。最基本的消耗速度表現(xiàn)為一個(gè)單值取線性回歸穿在一個(gè)24小時(shí)期間(R2值在0.95以上) 是一個(gè)例外。某些情況下,頂部空間的氫氣和甲烷值與TCD檢測(cè)器檢測(cè)出的精度低(如小于1%) ,平均值和標(biāo)準(zhǔn)差是無(wú)法得到。

22、統(tǒng)計(jì)相關(guān)性的比較穩(wěn)定的狀態(tài)在表格1、3號(hào)和4號(hào)(氫氣 Rxr或甲烷 Rxr)使用的評(píng)價(jià)Tukey兩兩比較一個(gè)家庭的5%的錯(cuò)誤率(如下95%的置信水平)執(zhí)行通過(guò)方差分析的單向函數(shù)統(tǒng)計(jì)軟件分析程序MINITAB(SBTI, San Marcos Texas)。3結(jié)果和討論3.1 不同稀釋率下開(kāi)始階段和個(gè)別階段的培養(yǎng)反應(yīng)器的性能在污泥池中兩個(gè)反應(yīng)器被接種 (見(jiàn)方法),然后在2個(gè)月內(nèi)用標(biāo)準(zhǔn)媒體操作稀釋1.02.0 Ld,為的是自動(dòng)選擇適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng),第一， 2L產(chǎn)氫的反應(yīng)器pH值維持在5.5和第二,15 L產(chǎn)甲烷的反應(yīng)器pH值維持在7.0。經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間滯后,通過(guò)兩反應(yīng)器的培養(yǎng)信息,得出氣體組成成分(如

23、35% 氫氣在產(chǎn)氫反應(yīng)器和54%的甲烷在產(chǎn)甲烷反應(yīng)器,剩下的大部分氣體是二氧化碳)。結(jié)果表明, 通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)操做的反應(yīng)器,在pH和稀釋液不變的情況下,對(duì)培養(yǎng)細(xì)菌的選擇,要么是氫氣的生產(chǎn)要么是甲烷生產(chǎn)。在標(biāo)準(zhǔn)媒介下底物濃度不變時(shí)，稀釋率的影響首次被研究在每個(gè)反應(yīng)器各自獨(dú)立運(yùn)行。媒介供給率逐步增加的數(shù)據(jù)和結(jié)果在表1中。結(jié)果報(bào)道產(chǎn)甲烷反應(yīng)器只不過(guò)是在0.27 h-1以上稀釋率因?yàn)闀r(shí)間花了這個(gè)系統(tǒng)能夠達(dá)到穩(wěn)定和穩(wěn)定的操作。兩個(gè)反應(yīng)器相當(dāng)穩(wěn)定,只有偶爾的故障,如停機(jī)時(shí)間由于停電,在喂入時(shí)減量由于蠕動(dòng)泵、或溫度波動(dòng)或混合,當(dāng)磁攪拌棒都被暫時(shí)攪亂。從表1中得出,產(chǎn)氫率增加到5.0 Ld,實(shí)現(xiàn)了總氣體進(jìn)化速率為1

24、39ml h-1,其中的35%是氫氣，剩余的大部分是二氧化碳,只有微量的甲烷。當(dāng)進(jìn)給速率增加到6 Ld時(shí),總氣體和產(chǎn)氫拒絕值統(tǒng)計(jì)得到穩(wěn)定的國(guó)家,除了以下2 Ld (如下,SS1,Tukey兩兩比較的誤差率為5%),大概是由于清除了細(xì)菌群體(Van Ginkel和Logan,2005)。盡管葡萄糖被完全消耗,但是從葡萄糖組分計(jì)算產(chǎn)氫量所有的稀釋液低于1.0 mol mol-1,由乳酸細(xì)菌的控制生產(chǎn)的觀察報(bào)告得出, 在每一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)下乳酸是主要代謝產(chǎn)物 (表1,氫氣Rxr)。他們的優(yōu)勢(shì)和低氫產(chǎn)量是由于使用非熱處理接種劑治療,和低混合在反應(yīng)器,這兩種乳酸菌青睞,缺乏混合液相面局部壓力增加的氫,既反映

25、了預(yù)計(jì)在生產(chǎn)放大條件。雖然熱處理將殺死大部分細(xì)菌和選擇孢子形成,使實(shí)驗(yàn)產(chǎn)氫量增加,但這只是一種短暫的現(xiàn)象,因?yàn)槲廴疚镞M(jìn)入與飼料或否則就會(huì)快速其控制反應(yīng)器,特別是當(dāng)操作在短時(shí)間內(nèi)保留時(shí)間1天或者更少。事實(shí)上,即使是在這些實(shí)驗(yàn)中飼料槽,雖然冷凍、陳列視覺(jué)成長(zhǎng)的細(xì)菌,大概是乳酸菌,正如媒體喂線,必須清洗和更換大約每2天。在產(chǎn)甲烷的反應(yīng)器中產(chǎn)甲烷率同樣達(dá)到高點(diǎn)在進(jìn)給率為5.0 Ld重要?dú)怏w的進(jìn)化速率171.74ml h-1和甲烷空間構(gòu)成38.13%(表1,Tukey兩兩比較，誤差率為5%)。 當(dāng)進(jìn)給率增加到6 Ld時(shí)，產(chǎn)氣速率下降到一個(gè)值,這個(gè)值明顯低于SS3和SS4(表1,Tukey兩兩比較的誤差率

26、為5%)。在進(jìn)給率為4.0和5.0 Ld時(shí)葡萄糖量為0.21和0.22產(chǎn)甲烷量最高, 在最高進(jìn)給率為6.0 Ld葡萄糖量下降到0.03時(shí)(表1,Tukey兩兩比較的誤差率為5%)。在較低的進(jìn)給率下占優(yōu)勢(shì)的液相產(chǎn)物是乙酸乙烯和丙酮(1.97和2.0 g L-1)，在更高進(jìn)給率為6.0 Ld-1下甲酸鹽、酯、乙醇、丁酸接近或超過(guò)1.0 g L-1。在產(chǎn)物為甲酸鹽、乙醇、丁酸進(jìn)給率為6.0 L d-1他們的測(cè)試值高于低水平穩(wěn)定狀態(tài)(表1,Tukey兩兩比較,誤差率為5%)。在產(chǎn)物為乙酸的情況下進(jìn)給率為6.0 L d-1其測(cè)試值低于進(jìn)給率為5.0 L d-1的測(cè)試值，在進(jìn)給率為4.0 L d-1 時(shí)不

27、易區(qū)別(表格1,Tukey兩兩比較，誤差率為5%)。在適度水平?jīng)]有乳酸。以葡萄糖底物的低甲烷產(chǎn)量可能是由于這些反應(yīng)器相對(duì)較短的保留時(shí)間和可能通過(guò)使用酵母和為原料的高生物量產(chǎn)量系數(shù)。在一個(gè)碳平衡產(chǎn)氫反應(yīng)器關(guān)閉,以平均1%的穩(wěn)定狀態(tài)全(例如,在93%和110%之間),但只有70%的平均穩(wěn)定的全美國(guó)產(chǎn)甲烷反應(yīng)器,留下很大一部份的碳下落不明(表2)。高效液相色譜的色譜圖產(chǎn)甲烷反應(yīng)器出水沒(méi)有透露任何新出現(xiàn)的山峰和失蹤,這可以解釋失蹤的碳。一個(gè)可能的來(lái)源也能在估計(jì)飼料比例為原料和酵母精華,消滅了。如果合格率為原料中的碳和酵母精華,在兩個(gè)反應(yīng)器消耗降低為20%,碳排放的質(zhì)量平衡所有州的平均穩(wěn)定上升到11%的

28、多余的二氧化碳而產(chǎn)氫反應(yīng)器反應(yīng)器為產(chǎn)甲烷減少到20%。雖然合理為指導(dǎo),碳排放的質(zhì)量平衡是有限的過(guò)程中使用復(fù)雜的媒體,因?yàn)楹茈y分析復(fù)雜的碳源。未來(lái)的工作可以用總碳分析儀作為一種工具來(lái)跟蹤碳流但這技術(shù)帶來(lái)了一點(diǎn)洞察代謝流的營(yíng)養(yǎng)和產(chǎn)品。然而,合理的會(huì)計(jì)的碳在產(chǎn)氫給了信心反應(yīng)器進(jìn)行了測(cè)算,提出了在這部作品中,并提出失蹤的碳甲烷反應(yīng)器是一種重要的觀察,而不是一個(gè)神器可憐的測(cè)量。3.2 兩相綜合生物反應(yīng)器操作,稀釋、加入量和C:N比率在一體的、兩相過(guò)程中, 從第一產(chǎn)氫反應(yīng)器出的廢器輸入第二產(chǎn)甲烷反應(yīng)器中。這些實(shí)驗(yàn)在穩(wěn)態(tài)下測(cè)量值在表格3中,以頭空間氣體成分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)整個(gè)六個(gè)月的運(yùn)作為兩個(gè)反應(yīng)器。如圖 2a和2 b。幫助適應(yīng)生產(chǎn)甲烷培養(yǎng)新飼料,最初僅僅一部分從產(chǎn)氫反應(yīng)器放出的廢氣被采用,剩下的廢氣由標(biāo)準(zhǔn)媒介(穩(wěn)定狀態(tài)SS1和SS2,圖表3)。在那之后,兩反應(yīng)器的完全一體(穩(wěn)定狀態(tài),SS3 SS4和SS5，在表3)。產(chǎn)氫反應(yīng)器的最高產(chǎn)量(0.2,0.19和0.22 mmol-1)被發(fā)現(xiàn)在進(jìn)給率分別為2.0、3.0、5.0 L d-1 頂部空間組成氫氣的范圍在30.7%和37.7%之間,其余的大部分是二氧化碳)。統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性較低的利率被發(fā)現(xiàn)進(jìn)給率為4.0和6.0 L d-1 (表3、Tukey的兩兩比較，誤差率為5%)雖然頂部空間組成氫氣為37%等價(jià)于其它穩(wěn)定狀態(tài),其余是二氧化碳)。在進(jìn)給率為 5 L