一種利用生物載體固定化強化木質纖維素髮酵產氫的方法與流程

2023-06-12 01:29:27

本發明涉及一種生物強化木質纖維素髮酵產氫的方法。

背景技術：

隨著現代工業的迅速發展，化石資源日益枯竭，能源問題面臨嚴峻考驗，同時化石燃料燃燒造成環境汙染與氣候變暖，使開發清潔可再生能源變得日益重要。氫能以其燃燒熱值高，每千克氫燃燒後的熱量約為汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍，燃燒的產物只有水，清潔可再生等優點成為化石燃料的理想替代品。然而目前氫氣的製備主要來源於化石燃料或電解水，對大規模製氫來說仍不具備經濟可行性，甚至造成二次汙染。生物制氫技術是解決當前所面對的能源問題和環境汙染問題的重要手段之一，但是由於技術上的制約，至今仍無法獲得廉價的氫氣，尋求效率高、成本低的制氫技術依然是目前亟待解決的關鍵問題。

木質纖維素類生物質是地球上最豐富的可再生資源之一，其資源利用及生物化工過程對解決能源問題、減少碳排放與環境汙染、實現能源可持續發展具有重要現實意義。木質纖維素是一個巨大的可通過微生物發酵作用將其轉化為能源的可再生糖類資源，隨著對木質纖維素的結構和成分的了解，以及對纖維素酶生產研究的深入，木質纖維素轉化為微生物容易利用的混合可發酵糖(主要為葡萄糖和木糖)的成本大大降低。因此，利用木質纖維素這一在自然界大量存在的可再生資源為原材料生產氫氣，可以使獲取廉價氫氣成為可能。

為滿足木質纖維素生物制氫的工業化生產需求，建立長期穩定運行的制氫系統勢在必行。這一方面依賴於高效產氫菌種的篩選，另一方面依賴於高產氫量及產氫速率的生物制氫反應器的開發。儘管目前在這兩方面國內外均已有長足的進展，然而在連續發酵產氫過程中造成的菌種易於流失，底物利用率低(尤其是木質纖維素水解液這種混合底物)的問題仍難以得到妥善解決。採取連續生物制氫反應器中產氫菌種固定化技術在提高單位體積的生物量的同時能夠有效增強制氫穩定性。然而目前生物固定化所用載體主要以海藻酸鹽、聚丙烯醯胺凝膠、聚乙烯醇凝膠、聚丙烯酸凝膠等包埋為主。這類載體一般價格偏高，使用壽命短，少數載體具有毒性，有損微生物活性，而且存在較大的傳質阻力。因此研製開發一種既能夠固定細胞又能保持良好的催化活性和存活力而且具有低成本，性質穩定等特點的固定化方式對於推動木質纖維素生物制氫技術大規模發展至關重要。

技術實現要素：

本發明目的是要解決現有生物制氫反應器中以木質纖維素水解液為底物時，反應器中生物量易流失，制氫不穩定，導致發酵產氫底物利用率低的問題，而提供一種利用生物載體固定化強化木質纖維素髮酵產氫的方法。

一種利用生物載體固定化強化木質纖維素髮酵產氫的方法，具體是按以下步驟實現：一、生物載體製備：將黑麴黴菌Aspergillus niger Y3孢子接種於黑麴黴菌絲球製備培養基中，接種量為1×106個孢子/mL～3×106個孢子/mL，在溫度為30℃的有氧條件下懸浮培養2～7天，得到含黑麴黴菌絲球的培養基；二、向序批式生物制氫反應器中加入產氫菌液體發酵培養基，從步驟一中得到的含黑麴黴菌絲球的培養基將粗黑麴黴菌絲球取出，並用無菌水對粗黑麴黴菌絲球衝洗2～4次，得到黑麴黴菌絲球，再將黑麴黴菌絲球加入序批式生物制氫反應器內的產氫菌液體發酵培養基中，黑麴黴菌絲球的加入量為35g/L～210g/L，且在黑麴黴菌絲球加入過程中持續向產氫菌液體發酵培養基中通入純度為99.99％的氮氣，黑麴黴菌絲球加完後繼續向產氫菌液體發酵培養基中通入純度為99.99％的氮氣以排除反應器中的氧氣，然後向產氫菌液體發酵培養基中按照體積比為10％的接種量接入發酵產氫種子液，將pH調至6.5，控制溫度為60℃，攪拌速度為150rpm/min，水力停留時間6h～24h下進行連續厭氧發酵產氫。

本發明優點：一、本發明使用生物載體菌絲球強化木質纖維素髮酵產氫，減少了採用其他固定化載體在木質纖維素產氫過程中的投入及可能對環境造成的影響。二、本發明能夠實現穩定強化制氫，底物利用率達到95％以上，平均產氫速率達到10mmol H2L-1h-1以上，最高產氫速率達到12.36mmol H2L-1h-1。

附圖說明

圖1為本發明中序批式生物制氫反應器的示意圖，其中1表示進水罐，2表示進水泵，3表示磁力攪拌器，3-1表示磁力轉子，4表示出水泵，5表示出水箱，6表示第二時間繼電器，7表示第三時間繼電器，8表示加熱棒，9表示氣體流量計，10表示反應器主體，11表示水浴箱，12表示第一時間繼電器。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式是一種利用生物載體固定化強化木質纖維素髮酵產氫的方法，具體是按以下步驟實現：一、生物載體製備：將黑麴黴菌Aspergillus niger Y3孢子接種於黑麴黴菌絲球製備培養基中，接種量為1×106個孢子/mL～3×106個孢子/mL，在溫度為30℃的有氧條件下懸浮培養2～7天，得到含黑麴黴菌絲球的懸濁液；二、向序批式生物制氫反應器中加入產氫菌液體發酵培養基，從步驟一中得到的含黑麴黴菌絲球的培養基將粗黑麴黴菌絲球取出，並用無菌水對粗黑麴黴菌絲球衝洗2～4次，得到黑麴黴菌絲球，再將黑麴黴菌絲球加入序批式生物制氫反應器內的產氫菌液體發酵培養基中，黑麴黴菌絲球的加入量為35g/L～210g/L，且在黑麴黴菌絲球加入過程中持續向產氫菌液體發酵培養基中通入純度為99.99％的氮氣，黑麴黴菌絲球加完後繼續向產氫菌液體發酵培養基中通入純度為99.99％的氮氣以排除反應器中的氧氣，然後向產氫菌液體發酵培養基中按照體積比為10％的接種量接入發酵產氫種子液，將pH調至6.5，控制溫度為60℃，攪拌速度為150rpm/min，水力停留時間6h～24h下進行連續厭氧發酵產氫。

本實施方式所述的黑麴黴菌Aspergillus niger Y3保藏編號為CGMCC No.3.3926；在2011年第6期第4360–4365頁的《Bioresource Technology》中刊登的名稱為「Performance of enhanced biological SBR process for aniline treatment by mycelial pellet as biomass carrier」的文章中公開。

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一的不同點是：步驟一中所述的黑麴黴菌絲球製備培養基由蔗糖、NH4Cl、KH2PO3·3H2O、MgSO4·7H2O、FeSO4·7H2O和水製備而成，且所述的黑麴黴菌絲球製備培養基中蔗糖濃度為10.0g/L，NH4Cl濃度為1.0g/L，KH2PO3·3H2O濃度為1.0g/L，MgSO4·7H2O濃度為0.5g/L，FeSO4·7H2O濃度為0.1g/L。其他與具體實施方式一相同。

具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一或二之一不同點是：步驟一中接種量為1.5×106個孢子/mL～2.5×106個孢子/mL。其他與具體實施方式一或二相同。

本實施方式步驟一中將100mL黑麴黴菌絲球製備培養基放入250mL錐形瓶中，然後按接種量為1×106個孢子/mL～3×106個孢子/mL接種黑麴黴孢子，在溫度為30℃和攪拌速度為140rpm/min的有氧條件下振動培養2～7天，得到含黑麴黴菌絲球的懸濁液。

具體實施方式四：本實施方式與具體實施方式一至三之一不同點是：步驟二中所述的產氫菌液體發酵培養基由營養鹽溶液和碳源組成，且營養鹽溶液與碳源的體積比為3:7；

所述營養鹽溶液由氯化銨、氯化鈉、磷酸氫二鉀、半胱氨酸、MgCl2·6H2O、氯化鉀、酵母粉、蛋白腖、微量金屬元素貯液II、維生素貯液和0.1‰(w/v)的刃天青製備而成；且所述的產氫菌液體發酵培養基中氯化銨的質量-體積濃度為1.0g/L、氯化鈉的質量-體積濃度為1.0g/L、磷酸氫二鉀的質量-體積濃度為3g/L、磷酸二氫鉀的質量-體積濃度為1.5g/L、半胱氨酸的質量-體積濃度為0.5g/L、MgCl2·6H2O的質量-體積濃度為0.5g/L、氯化鉀的質量-體積濃度為0.2g/L、酵母粉的質量-體積濃度為2g/L、蛋白腖的質量-體積濃度為2g/L、微量金屬元素貯液II佔產氫菌液體發酵培養基總體積的千分之一、維生素貯液佔產氫菌液體發酵培養基總體積的千分之一、0.1‰(w/v)的刃天青佔產氫菌液體發酵培養基總體積的千分之一；其中所述的微量金屬元素貯液II由氯化亞鐵、氯化鋅、硼酸、MnCl2·4H2O、CuCl2·2H2O、CoCl2·6H2O、NiCl2·6H2O、Na2MO4·H2O、鎢酸鈉和Na2SeO4·5H2O製備而成，微量金屬元素貯液II中氯化亞鐵的質量-體積濃度為1.5g/L，氯化鋅的質量-體積濃度為70mg/L，硼酸的質量-體積濃度為6mg/L，MnCl2·4H2O的質量-體積濃度為0.1g/L，CuCl2·2H2O的質量-體積濃度為2mg/L，CoCl2·6H2O的質量-體積濃度為0.19g/L，NiCl2·6H2O的質量-體積濃度為24mg/L，Na2MO4·H2O的質量-體積濃度為36mg/L，鎢酸鈉的質量-體積濃度為15mg/L，Na2SeO4·5H2O的質量-體積濃度為15mg/L；其中所述的維生素貯液由硫辛酸、生物素、煙酸、鹽酸硫胺素、對氨基苯甲酸、葉酸、泛酸鈣、維生素B12和鹽酸吡哆醇製備而成，維生素貯液中硫辛酸的質量-體積濃度為50.0mg/L，生物素的質量-體積濃度為20.0mg/L，0.35g/L的煙酸，鹽酸硫胺素的質量-體積濃度5.0mg/L為，對氨基苯甲酸的質量-體積濃度為50.0mg/L，葉酸的質量-體積濃度為20.0mg/L，泛酸鈣的質量-體積濃度為50.0mg/L，維生素B12的質量-體積濃度為1.0mg/L，鹽酸吡哆醇的質量-體積濃度為100.0mg/L；

所述的碳源為玉米秸稈水解液。

其他與具體實施方式一至三相同。

本實施方式所述的玉米秸稈水解液是按以下步驟製備的：

①、培養：將真菌Trichoderma viride的孢子接種於液體產酶培養基中，在29℃、150r/min的有氧條件下懸浮培養4天；②、分離：將步驟一培養4天液體產酶培養基在4℃，8000r/min離心10min，分離得到上清液即為粗酶液；③、配置纖維素溶液：將玉米秸稈粉碎至粒度為10～30mm，並採用熱鹼方法處理2h，然後加入到物質的量濃度為0.05mol/L的檸檬酸-檸檬酸鈉緩衝溶液中，配置成質量-體積濃度為35g/L的纖維素溶液；④、製備纖維素糖化液：在50℃、pH＝2的條件下，將步驟二分離得到的粗酶液加入步驟三製備的纖維素溶液中，在攪拌速度為150rpm/min放置3天，即得到纖維素糖化液；五、產氫：13000r/min的條件下將步驟四製備的纖維素糖化液離心20min，分離得到的玉米秸稈水解液；

步驟①中所述的綠色木黴是真菌Trichoderma viride，編號：3.2876，分離號：糖研37；

步驟①中真菌Trichoderma viride的孢子接種量為1×1012個/L～1×1016個/L；

步驟①中所述液體產酶培養基由KH2PO4、(NH4)2SO4、MgSO4·7H2O、CaCl2、有機碳源、有機氮源和微量金屬元素貯液I組成，其中KH2PO4的質量-體積濃度為2.0g/L，(NH4)2SO4的質量-體積濃度為1.4g/L，MgSO4·7H2O的質量-體積濃度為0.3g/L，CaCl2的質量-體積濃度為0.3g/L，有機碳源的質量-體積濃度為30g/L，有機氮源的質量-體積濃度為5g/L，微量金屬元素貯液I佔液體產酶培養基總體積的千分之一；其中所述的有機碳源是麩皮與玉米秸稈按質量比為2:1混合的混合物；其中所述的有機氮源為豆餅粉；其中所述的微量金屬元素貯液I是由FeSO4·7H2O、MgSO4、ZnSO4·7H2O和CoCl2組成，其中FeSO4·7H2O的質量-體積濃度為3～7g/L，MgSO4的質量-體積濃度為0.5～3.0g/L，ZnSO4·7H2O的質量-體積濃度為1.0～2.0g/L，CoCl2的質量-體積濃度為1.0～3.0g/L；

步驟③中所述的熱鹼方法是在100℃條件下採用質量分數為2％的氫氧化鈉溶液處理粒度為10～30mm的玉米秸稈，其中所述的粒度為10～30mm的玉米秸稈與質量分數為2％的氫氧化鈉溶液的固液比為1:10，其中所述的固液比是粒度為10～30mm的玉米秸稈的質量與質量分數為2％的氫氧化鈉溶液的體積之比。

上述真菌Trichoderma viride在專在利授權號ZL201110253537.5「一種利用纖維素生產氫氣的方法」中公開。

具體實施方式五：本實施方式與具體實施方式一至四之一不同點是：步驟二中所述的發酵產氫種子液為產氫菌培養至對數期的液體懸濁液；其中所述的產氫菌為熱解糖厭氧芽孢桿菌W16。其他與具體實施方式一至四相同。

本實施方式所述的熱解糖厭氧芽孢桿菌W16(Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum W16)，Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum W16在2008年第33期第6124–6132頁的《International Journal of Hydrogen Energy》中刊登的名稱為「Dark fermentation of xylose and glucose mix using isolated Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum W16」的文章中公開。

具體實施方式六：本實施方式與具體實施方式一至五之一不同點是：步驟二中黑麴黴菌絲球的加入量為40g/L～55g/L。其他與具體實施方式一至五相同。

本發明內容不僅限於上述各實施方式的內容，其中一個或幾個具體實施方式的組合同樣也可以實現發明的目的。

採用下述試驗驗證本發明效果

試驗一：一種利用生物載體固定化強化木質纖維素髮酵產氫的方法，具體是按以下步驟實現：一、生物載體製備：將黑麴黴菌Aspergillus niger Y3孢子接種於黑麴黴菌絲球製備培養基中，接種量為1.5×106個孢子/mL～2.5×106個孢子/mL，在溫度為30℃的有氧條件下懸浮培養5天，得到含黑麴黴菌絲球的懸濁液；二、向序批式生物制氫反應器中加入產氫菌液體發酵培養基，從步驟一中得到的含黑麴黴菌絲球的培養基將粗黑麴黴菌絲球取出，並用無菌水對粗黑麴黴菌絲球衝洗3次，得到黑麴黴菌絲球，再將黑麴黴菌絲球加入序批式生物制氫反應器內的產氫菌液體發酵培養基中，黑麴黴菌絲球的加入量為46g/L，且在黑麴黴菌絲球加入過程中持續向產氫菌液體發酵培養基中通入純度為99.99％的氮氣，黑麴黴菌絲球加完後繼續向產氫菌液體發酵培養基中通入純度為99.99％的氮氣以排除反應器中的氧氣，然後向產氫菌液體發酵培養基中按照體積比為10％的接種量接入發酵產氫種子液，將pH調至6.5，控制溫度為60℃，攪拌速度為150rpm/min，水力停留時間12h下進行連續厭氧發酵產氫。

本試驗所述的黑麴黴菌Aspergillus niger Y3保藏編號為CGMCC No.3.3926；在2011年第6期第4360–4365頁的《Bioresource Technology》中刊登的名稱為「Performance of enhanced biological SBR process for aniline treatment by mycelial pellet as biomass carrier」的文章中公開。

本試驗步驟一中所述的黑麴黴菌絲球製備培養基由蔗糖、NH4Cl、KH2PO3·3H2O、MgSO4·7H2O、FeSO4·7H2O和水製備而成，且所述的黑麴黴菌絲球製備培養基中蔗糖濃度為10.0g/L，NH4Cl濃度為1.0g/L，KH2PO3·3H2O濃度為1.0g/L，MgSO4·7H2O濃度為0.5g/L，FeSO4·7H2O濃度為0.1g/L。

本試驗步驟二中所述的產氫菌液體發酵培養基由營養鹽溶液和碳源組成，且營養鹽溶液與碳源的體積比為3:7；

所述營養鹽溶液由氯化銨、氯化鈉、磷酸氫二鉀、半胱氨酸、MgCl2·6H2O、氯化鉀、酵母粉、蛋白腖、微量金屬元素貯液II、維生素貯液和0.1‰(w/v)的刃天青製備而成；且所述的產氫菌液體發酵培養基中氯化銨的質量-體積濃度為1.0g/L、氯化鈉的質量-體積濃度為1.0g/L、磷酸氫二鉀的質量-體積濃度為3g/L、磷酸二氫鉀的質量-體積濃度為1.5g/L、半胱氨酸的質量-體積濃度為0.5g/L、MgCl2·6H2O的質量-體積濃度為0.5g/L、氯化鉀的質量-體積濃度為0.2g/L、酵母粉的質量-體積濃度為2g/L、蛋白腖的質量-體積濃度為2g/L、微量金屬元素貯液II佔產氫菌液體發酵培養基總體積的千分之一、維生素貯液佔產氫菌液體發酵培養基總體積的千分之一、0.1‰(w/v)的刃天青佔產氫菌液體發酵培養基總體積的千分之一；其中所述的微量金屬元素貯液II由氯化亞鐵、氯化鋅、硼酸、MnCl2·4H2O、CuCl2·2H2O、CoCl2·6H2O、NiCl2·6H2O、Na2MO4·H2O、鎢酸鈉和Na2SeO4·5H2O製備而成，微量金屬元素貯液II中氯化亞鐵的質量-體積濃度為1.5g/L，氯化鋅的質量-體積濃度為70mg/L，硼酸的質量-體積濃度為6mg/L，MnCl2·4H2O的質量-體積濃度為0.1g/L，CuCl2·2H2O的質量-體積濃度為2mg/L，CoCl2·6H2O的質量-體積濃度為0.19g/L，NiCl2·6H2O的質量-體積濃度為24mg/L，Na2MO4·H2O的質量-體積濃度為36mg/L，鎢酸鈉的質量-體積濃度為15mg/L，Na2SeO4·5H2O的質量-體積濃度為15mg/L；其中所述的維生素貯液由硫辛酸、生物素、煙酸、鹽酸硫胺素、對氨基苯甲酸、葉酸、泛酸鈣、維生素B12和鹽酸吡哆醇製備而成，維生素貯液中硫辛酸的質量-體積濃度為50.0mg/L，生物素的質量-體積濃度為20.0mg/L，0.35g/L的煙酸，鹽酸硫胺素的質量-體積濃度5.0mg/L為，對氨基苯甲酸的質量-體積濃度為50.0mg/L，葉酸的質量-體積濃度為20.0mg/L，泛酸鈣的質量-體積濃度為50.0mg/L，維生素B12的質量-體積濃度為1.0mg/L，鹽酸吡哆醇的質量-體積濃度為100.0mg/L；

所述的碳源為玉米秸稈水解液；所述的玉米秸稈水解液是按以下步驟製備的：

①、培養：將真菌Trichoderma viride的孢子接種於液體產酶培養基中，在29℃、150r/min的有氧條件下懸浮培養4天；②、分離：將步驟一培養4天液體產酶培養基在4℃，8000r/min離心10min，分離得到上清液即為粗酶液；③、配置纖維素溶液：將玉米秸稈粉碎至粒度為10～30mm，並採用熱鹼方法處理2h，然後加入到物質的量濃度為0.05mol/L的檸檬酸-檸檬酸鈉緩衝溶液中，配置成質量-體積濃度為35g/L的纖維素溶液；④、製備纖維素糖化液：在50℃、pH＝2的條件下，將步驟二分離得到的粗酶液加入步驟三製備的纖維素溶液中，在攪拌速度為150rpm/min放置3天，即得到纖維素糖化液；五、離心分離：13000r/min的條件下將步驟四製備的纖維素糖化液離心20min，分離得到的玉米秸稈水解液；步驟①中所述的綠色木黴是真菌Trichoderma viride，編號：3.2876，分離號：糖研37；步驟①中真菌Trichoderma viride的孢子接種量為1×1012個/L～1×1016個/L；步驟①中所述液體產酶培養基由KH2PO4、(NH4)2SO4、MgSO4·7H2O、CaCl2、有機碳源、有機氮源和微量金屬元素貯液I組成，其中KH2PO4的質量-體積濃度為2.0g/L，(NH4)2SO4的質量-體積濃度為1.4g/L，MgSO4·7H2O的質量-體積濃度為0.3g/L，CaCl2的質量-體積濃度為0.3g/L，有機碳源的質量-體積濃度為30g/L，有機氮源的質量-體積濃度為5g/L，微量金屬元素貯液I佔液體產酶培養基總體積的千分之一；其中所述的有機碳源是麩皮與玉米秸稈按質量比為2:1混合的混合物；其中所述的有機氮源為豆餅粉；其中所述的微量金屬元素貯液I是由FeSO4·7H2O、MgSO4、ZnSO4·7H2O和CoCl2組成，其中FeSO4·7H2O的質量-體積濃度為3～7g/L，MgSO4的質量-體積濃度為0.5～3.0g/L，ZnSO4·7H2O的質量-體積濃度為1.0～2.0g/L，CoCl2的質量-體積濃度為1.0～3.0g/L；步驟③中所述的熱鹼方法是在100℃條件下採用質量分數為2％的氫氧化鈉溶液處理粒度為10～30mm的玉米秸稈，其中所述的粒度為10～30mm的玉米秸稈與質量分數為2％的氫氧化鈉溶液的固液比為1:10，其中所述的固液比是粒度為10～30mm的玉米秸稈的質量與質量分數為2％的氫氧化鈉溶液的體積之比。

上述真菌Trichoderma viride在專在利授權號ZL201110253537.5「一種利用纖維素生產氫氣的方法」中公開。

本試驗步驟二中所述的發酵產氫種子液為產氫菌培養至對數期的液體懸濁液；其中所述的產氫菌為熱解糖厭氧芽孢桿菌W16。所述的熱解糖厭氧芽孢桿菌W16(Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum W16)，Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum W16在2008年第33期第6124–6132頁的《International Journal of Hydrogen Energy》中刊登的名稱為「Dark fermentation of xylose and glucose mix using isolated Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum W16」的文章中公開。

所述的序批式生物制氫反應器，包括進水罐1、進水泵2、第一時間繼電器12、磁力攪拌器3、反應器主體10、水浴箱11、加熱棒8、第三時間繼電器7、出水泵4、第二時間繼電器6、出水箱5和氣體流量計9；所述進水罐1通過進水泵2與反應器主體10頂部的進水口連通，第一時間繼電器12控制進水泵2的開關，反應器主體10外部為水浴箱11，水浴箱11設置在磁力攪拌器3上，第二時間繼電器6控制磁力攪拌器3的開關；所述反應器主體10的底部設置磁力轉子3-1，反應器主體10頂部的出水口通過出水泵4與出水箱5連通，第三時間繼電器7控制出水泵的開關，水浴箱11內設有加熱棒8，反應器主體10頂部上安裝有氣體流出管與出水管，氣體流量9安裝在氣體流出管上。

上述序批式生物制氫反應器的工作原理如下：

進水罐1中的產氫菌液體發酵培養基由進水泵2通過反應器主體10頂端的進水口泵入反應器主體10內；反應器主體10反應區中發酵產氫細菌在磁力轉子3-1的攪拌作用下混合均勻，充分利用培養基中的有機物產生氫氣，產生的氫氣通過氣體流量計9排出反應器主體10，反應完全後，第二時間繼電器6控制磁力攪拌器3的開關，進行靜置沉澱，然後出水泵4將反應後的發酵液通過反應器主體10頂端的出水管泵出反應器主體10進入出水箱5中；其中進水、攪拌、沉澱、出水均由各自第一時間繼電器12、第二時間繼電器6和第三時間繼電器7進行準確控制；水浴箱11通過加熱棒8加熱維持反應器主體10反應區溫度。

圖1為試驗一所述的序批式生物制氫反應器的示意圖，其中1表示進水罐，2表示進水泵，3表示磁力攪拌器，3-1表示磁力轉子，4表示出水泵，5表示出水箱，6表示第二時間繼電器，7表示第三時間繼電器，8表示加熱棒，9表示氣體流量計，10表示反應器主體，11表示水浴箱，12表示第一時間繼電器。

通過計算可知本發明木質纖維素產氫過程底物利用率達到95％以上，且平均產氫速率達到10mmol H2L-1h-1以上，產氫性能穩定，且最高產氫速率達到12.36mmol H2L-1h-1。