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随着工业化、城市化的飞速发展,工业废水和生活污水的排放量日益增多,其中食品行业排放的废水中含有大量的糖类、氨基酸、蛋白质和维生素,这就为生物制氢提供了大量廉价的有机基质,特别是高浓度的有机废水,好氧及兼性厌氧微生物极易消耗其中的溶解氧从而形成厌氧环境,有利于微生物厌氧发酵产氢。本研究利用氧化还原介体(ROMs)具有的生物催化功能和电子传递功能强化有机废水发酵生物制氢,并考察了产甲烷抑制剂、底物浓度和初始pH对ROMs介导有机废水发酵生物产氢的影响。本论文首先选择了腐殖酸、蒽醌-2,6-二磺酸钠(AQDS)、氧化石墨烯(GO)、指甲花醌、蒽醌-2-磺酸钠(AQS)作为ROMs,以有机废水作为底物,在35℃条件下考察了不同ROMs对有机废水厌氧发酵产氢效能的影响。结果表明,AQS和腐殖酸能强化有机废水厌氧发酵的产氢效能,且腐殖酸的强化效果最佳,其累积氢气产量比对照高出59.3%,而其余3种ROMs抑制了厌氧发酵产氢效能。微生物群落结构分析表明,在腐殖酸作为ROMs的发酵系统中,Thermomarinilinea、Longilinea和Ottowia为优势菌群。进一步研究表明,当腐殖酸的浓度为80 mg/L时,对促进有机废水厌氧发酵产氢效果最佳。当厌氧发酵系统中不含ROMs时,0.02%氯仿、0.04%氯仿、BES和替硝唑作为产甲烷抑制剂均可以有效抑制产甲烷菌的活性,除了替硝唑,均使得累积氢气产量高于对照组(不含产甲烷抑制剂),分别为6.3 mL、6.9 mL和3.8 mL。当厌氧发酵系统中以AQS作为ROMs时,0.02%氯仿和0.04%氯仿可显著提高有机废水的产氢能力其累积产氢量比对照高出41.3%和8.7%。而当BES和替硝唑作为产甲烷抑制剂之后,有机废水的产氢活性受到抑制。当厌氧发酵系统中以腐殖酸作为ROMs时,0.02%氯仿、0.04%氯仿和BES可以促进氢气的产生,其累积产氢量分别为7.0 mL、5.8 mL和4.5 mL,比对照提高了2.0~3.2倍。微生物群落结构分析表明,0.02%氯仿+腐殖酸发酵系统中的优势菌属为Ottowia、Ignavibacterium、Terrimonas和Saccharibacteria_genera_incertae_sedis,而在0.04%氯仿条件下的优势属为Ottowia、Terrimona、Ilumatobacter和Saccharibacteria_genera_incertae_sedis。不同底物浓度和初始pH对有机废水发酵生物制氢的影响试验表明,当COD为2000~10000 mg/L时,腐殖酸介导的有机废水厌氧发酵产氢的累积产氢量随着COD浓度的增加而逐渐增加。在初始pH 4.0~pH 7.0条件下,腐殖酸介导的有机废水厌氧发酵产氢的效能随着pH的增加而不断提高。微生物群落结构分析表明,优势菌属随pH升高发生了明显的演替,从Thermomarinilinea、Nitrospira、Ottowia和Clostridium sensu stricto(pH 4.0和4.5)演替为Thermomarinilinea、Nitrospira和Thauera(pH5.0),Thermomarinilinea、Ottowia和Thauera(pH 5.5),Thermomarinilinea和Ottowia(pH 6.0、6.5和7.0)。