CSTR生物制氫系統(tǒng)不同發(fā)酵類型產(chǎn)氫能力的對比研究.pdf

1、厭氧發(fā)酵法生物制氫工藝是一種新型的、低能耗的、清潔的廢棄物資源化處置方式。它不僅能夠生產(chǎn)清潔能源氫氣,還可以利用有機廢物這種用之不竭的可再生能源,有利于環(huán)境保護與社會的持續(xù)發(fā)展。本文利用活性污泥中厭氧微生物,以甜菜廠的蔗糖殘液為底物,采用CSTR反應(yīng)器進行連續(xù)流試驗研究,主要考察了乙醇型、丙酸型、丁酸型這三種發(fā)酵類型的運行特征和產(chǎn)氫情況,對不同發(fā)酵類型產(chǎn)氫能力進行對比分析:研究分析了有機負荷OLR對乙醇型發(fā)酵生物產(chǎn)氫系統(tǒng)的影響。

2、　　 研究結(jié)果表明:生物制氫反應(yīng)系統(tǒng)的不同發(fā)酵類型分別是由不同類型發(fā)酵菌群發(fā)揮作用實現(xiàn)的,pH-ORP制約的不同生態(tài)位范圍內(nèi)產(chǎn)生不同的發(fā)酵類型。在水力停留時間HRT為6 h,進水COD為5000 mg/L,溫度控制為35℃士1℃的條件下,形成穩(wěn)定的乙醇型、丁酸型和丙酸型發(fā)酵的pH和ORP范圍分別為:4.2～4.4和-280～-320mV；4.6～4.8和-200～-240mV；5.2～5.6和-180～210mV。
　　 不同

3、發(fā)酵菌群的產(chǎn)氫能力有顯著不同,在本實驗HRT為6 h,進水COD為5000
　　 mg/L條件下,乙醇型發(fā)酵的產(chǎn)氫能力最佳,丁酸型次之,丙酸型最差。乙醇型發(fā)酵的最大比產(chǎn)氫速率達到4.92 mol·kgMLVSS-1d-1乙醇型發(fā)酵、丁酸型發(fā)酵、丙酸型發(fā)酵的平均比產(chǎn)氫速率分別為3.80 mol·kgMLVSS-1d-1、1.28 mol·kgMLVSS-1d-1、0.02mol·kgMLVSS-1d-1。就平均比產(chǎn)氫速率而言,乙醇

4、型發(fā)酵平均比產(chǎn)氫速率是丁酸型發(fā)酵平均比產(chǎn)氫速率的3倍,是丙酸型發(fā)酵平均比產(chǎn)氫速率的190倍。因此,乙醇法發(fā)酵是有機廢水發(fā)酵法制氫的最適宜發(fā)酵類型。
　　 OLR對厭氧活性污泥發(fā)酵系統(tǒng)的產(chǎn)氫速率有顯著的影響,在一定范圍內(nèi),OLR的增加可顯著地提高厭氧活性污泥發(fā)酵產(chǎn)氫系統(tǒng)的產(chǎn)氫速率,但是厭氧活性污泥發(fā)酵系統(tǒng)對OLR提高造成的沖擊的適應(yīng)能力是有限度的,過高的OLR反而不利于產(chǎn)氫。本實驗中,在進水COD6000 mg/L、HRT=6h的

5、條件下,即OLR為24 kg/(m3·d)時,CSTR生物制氫系統(tǒng)獲得最大產(chǎn)氫速率,為17.8L/d。當OLR為6 kg/(m3·d～24 kg/(m3·d)階段,反應(yīng)器穩(wěn)定運行時的液相末端產(chǎn)物中乙醇和乙酸在液相末端產(chǎn)物總量中所占比例均在85％以上,反應(yīng)器始終維持乙醇型發(fā)酵,生物活性始終較高,其MLVSS/MLSS值均在80％以上,產(chǎn)氫速率隨著OLR的提高呈現(xiàn)出逐步增大趨勢。當OLR為36 kg/(m3·d)時,反應(yīng)系統(tǒng)由乙醇型發(fā)酵逐漸