污泥发酵制氢技术的现状和前景展望

第5卷第5期2010年5月397污泥发酵制氢技术的现状和前景展望郭婉茜，郭泽冲，任南琪（哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室，哈尔滨150090）摘要：归纳了目前污泥生物制氢技术方面的研究现状，包括对污泥的预处理方法、污泥发酵生物制氢的影响因素以及接种菌群特性等方面，并结合国内外的研究现状对目前存在的问题进行分析，对该技术的发展前景进行展望。关键词：污泥；发酵制氢；现状；前景中图分类号：X505文献标识码：A文章编号：1673－7180(2010)05－0397－5OverviewandprospectsoffermentativehydrogenproductionfromsewagesludgeGuoWanqian，GuoZechong，RenNanqi(StateKeyLaboratoryofUrbanWaterResourceandEnvironment，HarbinInstituteofTechnology,Harbin150090,China)Abstract:Anaerobicfermentationofbiologicalhydrogenproductionfromsewagesludgehasattractedgreatattention.Thispapersummarizesthepresentresearchesonbiologicalhydrogenproductiontechnologyfromwastesludge,includingthepretreatmentofsludge,thefactorsaffectinghydrogenproductionfromsludgefermentation,andthecharacteristicsofinoculatingflora.Thepaperanalysestherecentstatuswiththeproblemsofthispromisingtechnology.Moreover,thefuturedevelopmentandpossibleapplicationofthetechnologyisprospected.Keywords:biologicalhydrogenproduction；sewagesludge；status；prospects随着化石能源的大量开采和利用，人类正面临着严重的能源危机和环境污染，因此寻找新型清洁能源成为人类亟待解决的重要问题之一。氢气与传统能源物质相比，具有能量密度高，热转化效率高，输送成本低等优点，而且理论上其燃烧产物仅有水，对环境没有污染，可以说是最理想的载能体[1]。目前，生物法被广泛应用于城市污水厂中，但在污水处理过程中通常会产生大量剩余污泥，中国水网《中国污泥处理处置市场报告》数据显示，截止到2009年2月，我国日产湿污泥近10万t，按目前运营的污水处理厂日产生湿污泥量计算，预计到2010年底，我国湿污泥日产量至少达到近17.5万t，即年产生湿污泥量近6387.5万t，污泥产量持续增长[2]。对污泥处理处置问题的重视刻不容缓。随着今后城市建设的加速，污泥生成量还将大幅度增加，剩余污泥的处理和处置将变得更加紧迫。污泥制氢，作为污泥消化稳定技术和厌氧发酵制氢技术的交汇点，具有消除环境污染和获得清洁能源的双重意义，而且原料来源广泛，廉价易得，是具有很大发展潜力的制氢途径。因此近年来逐渐引起国内外学者的重视。但从总体上看，污泥发酵制氢技术的研究还处于起步阶段，主要的研究成果集中于各种预处理方法，发酵过程影响因素，以及厨余-污泥联合制氢方法等。收稿日期：2010-04-07基金项目：国家自然科学基金资助项目(30470054)；高等学校博士学科点专项科研基金新教师基金资助项目(20092302120072)作者简介：郭婉茜(1980－)，女，讲师，主要研究方向：污水处理能源化与资源化，guowanqian@hit.edu.cn中国科技论文在线SCIENCEPAPERONLINE第5卷第5期2010年5月398中国科技论文在线SCIENCEPAPERONLINE1污泥预处理1.1污泥预处理的作用为了获得良好的产氢效果，通常需要对污泥进行预处理，预处理的作用主要体现在以下2个方面[3-6]：一方面是筛选产氢菌。污泥是多种微生物的混合体，产氢菌和耗氢菌共存于其中，在厌氧发酵的过程中，产氢菌产生的氢气会很快地被耗氢菌消耗，氢气产量极低。但是一些产氢菌对于热和毒性化学物质（如酸和碱）等不良的环境条件，具有比耗氢菌更强的耐受能力。因此，预处理可以起到抑制耗氢菌活性，筛选产氢菌的作用。另一方面，预处理还可以破碎污泥细胞，释放有机物到液相中。污泥中大部分有机物被包裹在微生物细胞壁中，并不能被微生物直接用于新陈代谢