氢气分压影响污泥厌氧产氢

氢气的产生是由细菌将铁氧还蛋白和携带氢的辅酶再氧化的一种过程，根据气液平衡关系，如果在气相中积累了浓度相对较高的氢，就会使得液相中氢的浓度升高，从而对再氧化过程产生不利的影响，使产氢的过程进一步受到抑制。另外，氢气分压还会对发酵产物的组成及其含量产生影响。因此，如何在微生物的发酵产氢过程中减少氢气分压对产氢的抑制作用是发酵产氢的关键技术之一。

在厌氧发酵产氢过程中，发酵液中氢气分压的大小也会对产氢过程的顺利进行产生影响。由于氢气分压的增大会改变产氢的代谢途径，从而生成一些还原性相对更强的物质，如乳酸、乙醇、丙酮和丁醇等。可以通过采用连续释放氢气的方式或采用惰性气体吹脱的方式来减小氢气分压。

将惰性气体二氧化碳、氮气等鼓入厌氧消化产氢体系中进行吹脱，均可以提高氢气的产量，而且二氧化碳吹脱的效果要相对好于氮气，反应过程的主要产物是丁酸和氢气。二氧化碳最佳的吹脱速度为300mL/min，此时，每1mol葡萄糖的氢气的产量可以达到1.68mol，比氢气产率达到6.89L/（g·d）。与氮气的吹脱作用相比，采用二氧化碳进行吹脱，在降低氢气分压的同时可以提高二氧化碳分压，而二氧化碳分压的提高对产氢细菌没有抑制作用，却对其他微生物（如产酸细菌）有抑制作用，因此可以提高氢气的产量。

在厌氧发酵产氢过程中，要收集到更多的氢气，在防止产甲烷细菌消耗氢气的同时也要防止产乙酸细菌利用氢气和二氧化碳为原料进一步消耗氢气。在实际运行过程中，接种污泥经过热预处理等手段就可实现产甲烷细菌的灭活，但是同型产乙酸细菌的活性难以得到抑制，因此，需要通过减少反应物的浓度来减少氢气的消耗。一种方式是利用吹脱降低氢气分压，另一个方式则是利用碱液吸收二氧化碳以降低二氧化碳的浓度，从而抑制反应的进行。此外，还可采用KOH溶液吸收反应体系内的二氧化碳，将体系中二氧化碳的体积分数从24.5%降低至5.2%，从而间接将氢气的体积分数提高至87.4%，这样在提高了氢气的体积分数的同时也将氢气的产量提高了43%，每1mol葡萄糖的氢气产量从1.4mol提高至2.0mol。