餐廚垃圾厭氧發(fā)酵制氫添加劑作用研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市人口的增多以及人民生活水平的提高，泔腳廢物的產(chǎn)生量日益增大，其環(huán)境安全問題也日益成為人們關注的焦點，同時能源的過渡消耗使得能源問題也成為世界性問題。作為未來能源的最佳載體，氫能具有資源豐富、清潔能源、運送、攜帶和儲藏方便等諸多優(yōu)點。從廢棄物資源化和能源問題角度出發(fā)，厭氧生物制氫技術是廢棄物處理和能源再生的較佳選擇。本文在氫能源優(yōu)勢、泔腳基質(zhì)特性及其生物制氫可行性探索的基礎上，進行了泔腳生物制氫添加劑

2、及工藝條件系統(tǒng)研究，主要包括：接種污泥酸堿預處理及合適的浸泡pH值；復合堿性制劑(以下簡稱堿劑)的作用效果及最佳添加量；堿劑作用下最優(yōu)環(huán)境條件(接種率、含水率和發(fā)酵溫度)的確定及氮源、Fe形式的影響；堿劑對淀粉類(米飯)、脂肪類(肥肉)、蛋白質(zhì)類(雞蛋)和纖維素類(白菜)等單組分制氫的作用效果研究。主要結論如下：(1)接種污泥酸堿預處理可起到富集產(chǎn)氫菌和滅活耗氫菌的雙重作用。40％接種率，90％含水率和36℃下，污泥浸泡pH

3、值分別為4和12時，泔腳產(chǎn)氫率分別為14.9和17 mL/g VS，較正常發(fā)酵提高15倍左右。(2)pH值是厭氧消化過程中需要控制的最重要參數(shù)之一。泔腳直接發(fā)酵產(chǎn)生的大量有機酸導致系統(tǒng)pH值迅速下降(4.0以下)，產(chǎn)氫菌活性受到抑制。堿劑中適量的緩沖成分和堿性物質(zhì)可將體系pH值控制在適合產(chǎn)氫菌活動的范圍(5.0-6.0)。(3)堿劑最佳添加量為泔腳干重的20％，最佳接種率、含水率和發(fā)酵溫度分別為30％，90％和36℃。最優(yōu)

4、條件下氫氣體積濃度最高達51.78％，泔腳產(chǎn)氫率為1 17.4 mL/gVS。(4)Fe粉添加量分別為泔腳干重的6、10和20％時，泔腳產(chǎn)氫率分別為74.2、61.7和86.6 mL/g VS，分別是空白對照(53.8 mL/g VS)的1.40、1.15和1.61倍。Fe2(SO4)3對泔腳產(chǎn)氫有明顯的抑制作用。(5)酵母浸膏是很好的有機氮源，添加量分別為泔腳干重的10、20和30％時，泔腳產(chǎn)氫率分別為57.4、71.9和

5、104.9 mL/g VS，分別是空白對照(51.5 mL/gVS)的1.11、1.40和2.03倍。尿素對氫氣產(chǎn)生的滯后時間達20 h以上。(6)堿劑可起到促進產(chǎn)氫和抑制甲烷菌活性雙重作用。堿劑作用下泔腳、米飯、白菜和雞蛋體系中H2產(chǎn)量分別是無堿劑對照組的240.0、53.0、3.34和20.0倍，且甲烷產(chǎn)量低于14 mL；無堿劑對照組則有大量甲烷生成。米飯、泔腳和白菜是適合的產(chǎn)氫基質(zhì)。關鍵詞：泔腳；厭氧發(fā)酵；生物制氫；堿