CSTR生物制氫反應(yīng)器的快速啟動(dòng)及運(yùn)行特性的研究.pdf

1、氫能由于其清潔、高效等突出的優(yōu)點(diǎn)而在能源界倍受青睞，生物制氫技術(shù)具有不消耗礦物資源和低成本等許多優(yōu)點(diǎn)，是一項(xiàng)符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的新技術(shù)。在生物制氫技術(shù)中，發(fā)酵法生物制氫因其穩(wěn)定性好、產(chǎn)氫能力高而優(yōu)于光合法生物制氫。發(fā)酵法生物制氫中常見的發(fā)酵類型包括:丁酸型發(fā)酵、丙酸型發(fā)酵和乙醇型發(fā)酵。乙醇型發(fā)酵以乙醇和乙酸為主要末端發(fā)酵產(chǎn)物，產(chǎn)氣量和氫氣含量都高于其他產(chǎn)酸發(fā)酵類型，而且其運(yùn)行穩(wěn)定性比較高，所以乙醇型發(fā)酵是發(fā)酵法生物制氫的最佳發(fā)酵類型。<

2、br>　　本文通過連續(xù)流生物制氫反應(yīng)器(CSTR)的運(yùn)行，在理論分析的基礎(chǔ)上，對(duì)產(chǎn)氫活性污泥的馴化以及發(fā)酵生物制氫法最佳發(fā)酵類型——乙醇型發(fā)酵的快速啟動(dòng)的工程控制對(duì)策及其適直的工程控制參數(shù)進(jìn)行了探討，并以提高有機(jī)負(fù)荷的方式考察了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　研究表明，經(jīng)過預(yù)處理的污泥產(chǎn)氫量明顯高于未經(jīng)任何預(yù)處理的污泥產(chǎn)氫量。本文以糖蜜廢水為底物，控制COD進(jìn)水質(zhì)量濃度為10000 mg/L、溫度控制在35℃左右，采用了具有較低工業(yè)化應(yīng)用成本

3、的曝氣預(yù)處理方式，間歇曝氣培養(yǎng)2周后，VSS為17.74g/L，污泥活性VSS/SS為63.72％，可作為厭氧發(fā)酵生物制氫的接種污泥，且具有較高的產(chǎn)氫能力。
　　生物制氫反應(yīng)器的啟動(dòng)，可通過有機(jī)負(fù)荷(OLR)控制為主，以pH值監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)為輔助的手段能夠獲得預(yù)期的目的發(fā)酵類型。當(dāng)在污泥接種量（以VSS計(jì)）為17.74 g/L，溫度為(35±1)℃，HRT為6h，啟動(dòng)初期的有機(jī)負(fù)荷控制為16 kg COD/m3·d左右時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)初期

4、的pH值能夠迅速下降到4.0以下，調(diào)節(jié)有機(jī)負(fù)荷到8 kg COD/m3·d時(shí)，反應(yīng)系統(tǒng)的pH值能夠穩(wěn)定在4.0～4.5之間，這時(shí)更容易形成乙醇型發(fā)酵。反應(yīng)器在運(yùn)行12 d后，系統(tǒng)達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。此時(shí)，產(chǎn)氣量為3 L/d，發(fā)酵產(chǎn)氣中氫氣濃度為75.77％。液相末端發(fā)酵產(chǎn)物主要為乙醇、乙酸，實(shí)現(xiàn)了生物制氫法乙醇型發(fā)酵的快速啟動(dòng)。生物制氫發(fā)應(yīng)器啟動(dòng)初期的有機(jī)負(fù)荷不易過高，否則會(huì)造成反應(yīng)系統(tǒng)的“過酸狀態(tài)”，導(dǎo)致反應(yīng)器啟動(dòng)過程的失敗。
　

5、　本文在生物制氫反應(yīng)器達(dá)到乙醇型發(fā)酵的基礎(chǔ)上，采用提高有機(jī)負(fù)荷的方式考察了生物制氫反應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。反應(yīng)器的控制條件為:溫度為（35±1）℃，HRT為6h，當(dāng)有機(jī)負(fù)荷由8kgCOD/m3·d提高到24 kg COD/m3·d后，反應(yīng)系統(tǒng)可在9d內(nèi)重新達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，其COD去除率和產(chǎn)氣量由8％和3 L/d提高到20％和12 L/d，發(fā)酵氣中氫氣體積分?jǐn)?shù)為67％。作為乙醇型發(fā)酵目的產(chǎn)物的乙醇和乙酸含量，在液相末端發(fā)酵產(chǎn)物總量中的質(zhì)量百分