滸苔廢棄物為原料的厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著化石能源的逐漸枯竭，氫能這種有著巨大發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉摧d體擁有著替代化石能源的巨大潛力。另一方面，滸苔等藻類大量繁殖導(dǎo)致的海水富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象已成為海洋環(huán)境污染的重要表現(xiàn)，而在治理過程中打撈上來(lái)的大量藻體難于處置，因此，如能利用滸苔廢棄物為原料產(chǎn)生氫氣，一方面為解決海洋污染問題提供了一種新途徑，同時(shí)產(chǎn)生的氫氣等能源物質(zhì)又具有良好的綜合效益。因此，本文研究了滸苔的最優(yōu)預(yù)處理方法、各重要因子對(duì)滸苔產(chǎn)氫過程的影響，以及滸苔廢棄物的小試、中試工

2、藝運(yùn)行效能與仿真，擬為海藻廢棄物產(chǎn)能的相關(guān)研究提供重要參考。
　　采用了靜態(tài)批次試驗(yàn)研究了HCl、H2SOB4B、H3PO4、NaOH、Ca(OH)B2B五種酸堿物質(zhì)對(duì)滸苔水解糖化的影響，得出滸苔酸堿預(yù)處理的最佳方案為HCl預(yù)處理，最佳預(yù)處理?xiàng)l件為：處理溫度60℃、溶液濃度0.2mol/L，處理時(shí)間24h。研究了三種活性污泥對(duì)滸苔發(fā)酵效果的影響，測(cè)定各反應(yīng)底物在不同時(shí)間段的代謝產(chǎn)物（VFA、脂類、糖、蛋白等），最終得出好氧污泥發(fā)酵

3、效果遠(yuǎn)好于其他活性污泥，利用滸苔水解液進(jìn)行了靜態(tài)產(chǎn)氣試驗(yàn)，HCl溶液產(chǎn)氣量≥ NaOH溶液產(chǎn)氣量>Ca(OH)2溶液產(chǎn)氣量>H2SO4溶液產(chǎn)氣量>H3PO4溶液產(chǎn)氣量。
　　采用了連續(xù)流試驗(yàn)研究了不同氮源、金屬離子、發(fā)酵溫度和pH對(duì)滸苔發(fā)酵產(chǎn)氣量的影響，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了產(chǎn)氫動(dòng)力學(xué)擬合。結(jié)果表明，有機(jī)氮源酵母膏對(duì)發(fā)酵過程生物量提高效果最好，無(wú)機(jī)氮源硝酸鈉產(chǎn)氣量最高，F(xiàn)e2+對(duì)發(fā)酵產(chǎn)氫效果影響最大，最佳發(fā)酵溫度為30℃~37℃，此時(shí)

4、產(chǎn)氣量最高為28.8ml，還原糖利用率為83.3％；最佳pH范圍為5~6，產(chǎn)氣量最高為38.3ml，還原糖利用率為75.2％。
　　在小試IBR反應(yīng)器利用滸苔水解液產(chǎn)氫動(dòng)態(tài)試驗(yàn)中，采用啟動(dòng)期用糖蜜為底物快速啟動(dòng)反應(yīng)器，穩(wěn)定期逐步替換滸苔的運(yùn)行策略。啟動(dòng)21天和39天后，UASB區(qū)和CSTR區(qū)開始產(chǎn)氣，最高產(chǎn)氣量4L/d，證明該運(yùn)行策略可以縮短反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)間。在穩(wěn)定期CSTR和UASB出水COD保持穩(wěn)定，隨進(jìn)水COD變化而變化，產(chǎn)氣

5、量同容積負(fù)荷成正比，最高產(chǎn)氣量10L/d，最高容積負(fù)荷4.18kgCOD/(L·d)，最高COD去除率93.2％，產(chǎn)酸相pH適合范圍為4.0~5.0，調(diào)控進(jìn)水pH和容積負(fù)荷可以穩(wěn)定反應(yīng)器狀態(tài)，提高產(chǎn)氣量。在中試裝置運(yùn)行過程中，在糖蜜底物期，總?cè)莘e負(fù)荷8.69 kgCOD/(m3·d)時(shí)，達(dá)到最大產(chǎn)氣量為4766 L/d，在底物轉(zhuǎn)換期產(chǎn)氣量呈先下降后上升趨勢(shì)。在滸苔底物期產(chǎn)氣量隨容積負(fù)荷增加而增加，產(chǎn)氣量隨pH和ORP增加而下降，ORP適

6、合范圍為-300~-150mV，反應(yīng)器正常運(yùn)行時(shí)COD去除率在76％~95％之間，滸苔底物期最大產(chǎn)氣量為4909L/d，總?cè)莘e負(fù)荷9.46kgCOD/(m3·d)。
　　利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究了得出影響反應(yīng)器產(chǎn)氣率和COD去除率的4種因子排序，建立輸入層神經(jīng)元數(shù)為4，隱含層神經(jīng)元數(shù)為6，輸出層神經(jīng)元數(shù)為2的3層網(wǎng)絡(luò)模型，得出各因子排序：進(jìn)水COD>進(jìn)水pH>ORP>滸苔含量。利用徑向基函數(shù)為核心函數(shù)建立支持向量機(jī)數(shù)學(xué)模型，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)理