EGSB生物制氫反應(yīng)器啟動(dòng)及運(yùn)行特性研究.pdf

1、生物制氫技術(shù)為解決當(dāng)今社會(huì)的能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題開(kāi)辟了一條嶄新的途徑。發(fā)酵法生物制氫技術(shù)具有能源回收和凈化環(huán)境的雙重功效，已成為國(guó)際社會(huì)的研究熱點(diǎn)。而開(kāi)發(fā)和研制連續(xù)流高效新型生物制氫反應(yīng)器是實(shí)現(xiàn)發(fā)酵法生物制氫技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的有效途徑之一。本研究根據(jù)兩相厭氧生物處理和生物制氫技術(shù)的前期研究成果，以自行開(kāi)發(fā)的EGSB生物制氫反應(yīng)器為研究對(duì)象，以糖蜜廢水為基質(zhì)，結(jié)合對(duì)微生物相的觀察，深入探討了影響反應(yīng)器啟動(dòng)的因素和反應(yīng)器的運(yùn)行特性。 在對(duì)E

2、GSB生物制氫反應(yīng)器的啟動(dòng)方面，研究了不同容積負(fù)荷下啟動(dòng)對(duì)發(fā)酵類型形成及啟動(dòng)的穩(wěn)定性的影響。對(duì)啟動(dòng)容積負(fù)荷分別為4kg/m3·d、8kg/m3·d、12kg/m3·d時(shí)，EGSB生物制氫反應(yīng)器的啟動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了分析。啟動(dòng)容積負(fù)荷為4kg/m3·d和8kg/m3·d的2個(gè)反應(yīng)器分別在第32d和第15d實(shí)現(xiàn)了成功啟動(dòng)，容積負(fù)荷為12kg/m3·d的反應(yīng)器由于其啟動(dòng)容積負(fù)荷過(guò)高導(dǎo)致啟動(dòng)失敗，所以不適宜作為EGSB生物制氫反應(yīng)器的啟動(dòng)負(fù)荷。啟動(dòng)容

3、積負(fù)荷為8kg/m3·d優(yōu)于啟動(dòng)容積負(fù)荷為4kg/m3·d的反應(yīng)器；前者的啟動(dòng)時(shí)間比后者縮短了53.1％；啟動(dòng)末期時(shí)，前者的平均產(chǎn)氫能力是后者的1.58倍。得出EGSB生物制氫反應(yīng)器的最佳啟動(dòng)負(fù)荷為8kg/m3·d。還研究了分別對(duì)接種污泥加熱預(yù)處理和曝氣預(yù)處理的啟動(dòng)試驗(yàn)，并與接種污泥未作預(yù)處理的啟動(dòng)試驗(yàn)做了對(duì)比分析，以容積負(fù)荷為8kg/m3·d啟動(dòng)，并采取同樣的控制措施，使啟動(dòng)末期的容積負(fù)荷達(dá)到24kg/m3·d時(shí)，經(jīng)過(guò)適當(dāng)預(yù)處理的活性

4、污泥接種至生物制氫反應(yīng)器有利于反應(yīng)器的高效啟動(dòng)，在啟動(dòng)末期各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于污泥未作預(yù)處理的對(duì)照反應(yīng)器。試驗(yàn)表明2種預(yù)處理方法在小試研究中，在技術(shù)上均可行；考慮到生物制氫的工業(yè)化應(yīng)用成本及可操作性，加熱預(yù)處理的可操作性差，接種污泥曝氣預(yù)處理更具有競(jìng)爭(zhēng)性，所以推薦應(yīng)用曝氣預(yù)處理方法對(duì)接種污泥進(jìn)行預(yù)處理。 為使EGSB生物制氫反應(yīng)器高效運(yùn)行和產(chǎn)氫，本試驗(yàn)條件下得到的容積負(fù)荷控制范圍為24kg/m3·d～96kg/m3·d；EGSB生物制

5、氫反應(yīng)器在系統(tǒng)容積負(fù)荷為95kg/m3·d時(shí)，獲得了8.43L/L·d的最大產(chǎn)氫速率，此時(shí)發(fā)酵氣中的氫氣含量為52.6％；通過(guò)對(duì)EGSB生物制氫反應(yīng)器運(yùn)行過(guò)程中，HRT對(duì)產(chǎn)氫效能的影響研究得出，EGSB生物制氫反應(yīng)器最佳HRT為2h。 綜合對(duì)反應(yīng)器各運(yùn)行工藝參數(shù)的分析，得到EGSB生物制氫反應(yīng)器最佳工藝運(yùn)行條件：反應(yīng)器的運(yùn)行溫度35.0±1.0℃；膨脹率控制在10～15％；進(jìn)水COD=8000mg/L；反應(yīng)器的運(yùn)行HRT=2h；