CSTR生物制氫系統(tǒng)不同發(fā)酵類型產氫能力的對比研究.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氫情況,對不同發(fā)酵類型產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)酵生物產氫系統(tǒng)的影響。

2、　　 研究結果表明:生物制氫反應系統(tǒng)的不同發(fā)酵類型分別是由不同類型發(fā)酵菌群發(fā)揮作用實現的,pH-ORP制約的不同生態(tài)位范圍內產生不同的發(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。就平均比產氫速率而言,乙醇

4、型發(fā)酵平均比產氫速率是丁酸型發(fā)酵平均比產氫速率的3倍,是丙酸型發(fā)酵平均比產氫速率的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)的產氫速率有顯著的影響,在一定范圍內,OLR的增加可顯著地提高厭氧活性污泥發(fā)酵產氫系統(tǒng)的產氫速率,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能力是有限度的,過高的OLR反而不利于產氫。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)獲得最大產氫速率,為17.8L/d。當OLR為6 kg/(m3·d～24 kg/(m3·d)階段,反應器穩(wěn)定運行時的液相末端產物中乙醇和乙酸在液相末端產物總量中所占比例均在85％以上,反應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,產氫速率隨著OLR的提高呈現出逐步增大趨勢。當OLR為36 kg/(m3·d)時,反應系統(tǒng)由乙醇型發(fā)酵逐漸