摘

 要：利用废弃物发酵产氢，不仅能有效的处理污染物，缓解环境压力，而且能够得

到清洁的氢气能源。本文综述了国内外利用废弃物生物发酵产氢研究现状与方法，并对其发
展前景进行展望。

 

　　关键词：生物制氢，方法，研究进展，废弃物利用

 

　　当今制氢技术主要是物理化学方法和生物方法

, 其中化学方法包括：(1) 化石燃料制氢，

包括天然气的重组、天然气的热裂解、石脑油等碳氢化合物的部分氧化以及煤的气化等；

(2)

水的电解、光解、热化学分解和直接热分解等；（

3）新型的光催化剂和超声波分解水法等，

但这些方法都存在着耗能大、效率低等问题，而生物制氢技术与之相比，具有清洁、节能和
不消耗矿物资源等突出优点

[1]。 

　　

 生物制氢[2]是把自然界储存于有机化合物（如植物中的碳水化合物、蛋白质等）中的

能量通过高效产氢细菌的作用，转化为氢气。废气物发酵产氢就是利用某些微生物代谢过程
来生产氢气的一项生物工程技术。由于所用原料可以是有机废水，城市垃圾或者生物质，来
源丰富，价格低廉。其生产过程清洁、节能，且不消耗矿物资源，而且能有效降解污染物，
因此生物制氢正越来越受到人们的关注。

 

　　

 1 生物产氢的发展 

　　

 生物制氢想法最先是由 Lewis 于 1966 年提出的[3，4]，20 世纪 70 年代能源危机引起

了人们对生物制氢的关注，并开始进行研究。到了

90 年代，人们更加清醒的认识到可持续

发展战略的重大意义。

 

　　

 目前生物产氢的方法按照机理一般可以分为三大类：藻类和蓝细菌水光解；厌氧发酵

产氢；光合细菌光发酵产氢。

 

　　

 2 废弃物生物制氢的方法 

　　

 选择废弃物作为生物制氢原料的主要标准在于：1.碳水化合物的含量较高；2.资源丰

富且廉价；

3. 具有较高的能量转化率等。目前，生物发酵产氢的研究中所利用的基质非常广

泛我们将归纳几种可行的废弃物种类。

 

　　

2.1 利用污水处理厂的剩余污泥 

　　

 剩余活性污泥是城市污水生物处理过程中产生的副产物。它的处理与处置问题日益受

到关注。剩余污泥中含有丰富的有机物质如蛋白质、多糖类和脂肪类等

, 将这些有机物转化为

可利用的能源是一种资源回收利用的有效途径。

 

　　

 剩余污泥作为基质发酵产氢存在的最大三个问题是：1. 怎样解决所产生的氢气很容易

在较短的时间内被污泥中耗氢菌消耗掉；

2.怎样找到一种最佳的预处理方式首先对污泥进

行处理，最大限度的将污泥中包含的发氢发酵适宜的物质释放出来；

3.如何筛选产氢气能

力更强菌种。

 

　　

2.2 利用有机废水 

　　

 类似乳品加工业、啤酒业等排放的工业污水等含有大量的碳氢化合物以及无毒物质，

非常适合作为生物制氢的原材料。这类物质通常要求预处理来消除一部分不良的成分来调节
水中营养物质的平衡。这类工业废水中的碳氢化合物也能通过比较适宜的生物降解技术更进
一步转化为有机酸从而发酵产生氢气。

Ueno[8]等人利用制糖厂废水厌氧发酵产氢，以 5 升

厌氧反应器连续运行

190 天，控制条件为 600

℃, pH6.8, HRT 从 0.5d 到 3d，分别获得的产

氢速率为

198 和 34mmol/L/d，产气中氢气的含量达到 64%, CO2 含量 36%，有少量甲烷

(0.13%)的产生。此外，还分别以堆肥污泥和厌氧消化污泥作为接种物，利用纤维素粉末配
水发酵产氢研究。批量试验结果表明，与厌氧消化污泥相比较而言堆肥污泥中产氢菌能获得
更大的产氢率

(2.4 mol/mol 己糖)。Yu 等人采用 3.0 升上流式厌氧反应器处理酿酒废水产氢的

研究中分别考察了几个关键运行参数。当温度为

550

℃, pH5.5, HRT 为 2h，进水 COD 为

34000mg/L 的条件时，产氢速率最大为 9.33 L/gVSS/d,氢气产率为 1.37～2.14 mol/mol 己糖。