发酵法生物制氢系统接种污泥预处理方法及效果研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liak19870702
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在后续能源中,氢气被认为是未来理想的“绿色能源”。氢气的制取方法有多种,生物制氢以其可循环再生和环境友好的突出特点备受世人关注。而以混合菌种,即厌氧活性污泥为基础的发酵法生物制氢,发展迅速,成为最有可能首先达到工业化生产的生物制氢技术。目前微生物厌氧发酵产氢存在的主要问题是产氢过程不稳定,产氢量低。对产氢污泥方面进行研究,考察污泥预处理对污泥产氢能力的影响,对于快速启动生物制氢反应系统、提高反应设备的产氢效能和运行稳定性均具有重要的研究意义。本研究以易得的污水处理厂的好氧污泥和厌氧颗粒污泥为产氢微生物,首先通过间歇摇瓶实验,对比分析了两种污泥分别在65120℃预处理30 min以及在120℃下分别处理15120 min条件下的葡萄糖发酵产氢特性,结果表明好氧污泥在65℃处理30 min效果最好,厌氧污泥在95℃下处理45 min具有最好的产氢效能。将以上两个最佳热处理条件与其他预处理方法如酸处理、碱处理、CHCl3处理、BES(2-溴乙烷磺酸钠)处理、冲击负荷处理和曝气处理方法进行比较,实验表明经pH值为3的HCl预处理的好氧污泥具有最好的产氢特性,但其传代能力较差;以经过95℃处理45 min的厌氧颗粒污泥作为连续流搅拌槽式发酵制氢反应器(CSTR)的接种污泥,反应器可以提前23 d达到稳定产氢,且氢气含量比种泥未经过预处理的反应器提高6%。为了进一步提高厌氧发酵产清系统的产氢效能,本研究应用响应面法进行了一些生态因子条件的优化,得到平均产氢速率最大时的生态因子条件为:底物葡萄糖浓度15.58 g/L,pH值为7.16,氢气转化率最大时的条件是:葡萄糖浓度12.86 g/L,pH值为6.99,累积产氢量最大事的条件是:葡萄糖浓度12.58 g/L,pH值为6.47。实际操作中可以用来指导反应器的运行。
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