同步生物法沼氣提純與合成氣利用實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、厭氧消化產(chǎn)沼氣和熱解氣化制合成氣分別是實(shí)現(xiàn)易生物降解和難降解生物質(zhì)資源化的最佳可行性技術(shù)之一，以生物質(zhì)合成氣（主要成分H2、CO、CO2）為外加氫源的生物法沼氣提純技術(shù)為實(shí)現(xiàn)同步沼氣和合成氣的高效高值利用提供了新的研究思路。
　　為探究同步生物法沼氣提純與合成氣利用工藝的可行性，本研究首先通過批實(shí)驗(yàn)和長期培養(yǎng)馴化實(shí)驗(yàn)研究了厭氧微生物對(duì)CO的降解轉(zhuǎn)化特性及合成氣生物甲烷化的可行性;其次，以模擬的沼氣和合成氣為唯一碳源，研究了三種污泥

2、在模擬氣條件下的同步利用的效果和轉(zhuǎn)化機(jī)制;最后，以餐廚垃圾為基質(zhì)進(jìn)行厭氧消化產(chǎn)沼氣，以合成氣為外加氫源，建立同步沼氣提純與合成氣利用的實(shí)驗(yàn)體系，考察了該工藝長期運(yùn)行的整體效果及可能存在的問題。主要研究結(jié)果概括如下:
　　(1)合成氣中的CO能夠被微生物完全降解轉(zhuǎn)化且其降解所需時(shí)間隨其初始含量的升高而延長;厭氧污泥形態(tài)和傳質(zhì)速率是微生物降解轉(zhuǎn)化合成氣的限制性因素，三種污泥對(duì)合成氣降解轉(zhuǎn)化的效果依次為:顆粒污泥＞碳?xì)稚锬ぃ拘鯛钗勰?

3、長期馴化培養(yǎng)后，CO對(duì)絮狀污泥微生物的毒性抑制作用明顯減弱，三種污泥均能在1d內(nèi)完全降解轉(zhuǎn)化合成氣并轉(zhuǎn)化為甲烷，具有較好的生物甲烷化效果;絮狀污泥主要是通過產(chǎn)酸細(xì)菌來實(shí)現(xiàn)合成氣的降解轉(zhuǎn)化，產(chǎn)酸細(xì)菌和嗜氫型甲烷菌的共生營養(yǎng)可能是兩種顆粒生物膜轉(zhuǎn)化合成氣的主要途徑。
　　(2)以純氫氣和合成氣為外加氫源的模擬氣實(shí)驗(yàn)中，絮狀污泥實(shí)驗(yàn)組中混合氣CH4含量分別富集至85％、82％，初步驗(yàn)證了以合成氣為外加氫源的沼氣提純的可行性;顆粒污泥對(duì)模

4、擬氣的甲烷化最好，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)混合氣CH4含量高達(dá)93％，有望在后續(xù)同步沼氣提純與合成氣利用工藝中得到應(yīng)用。
　　(3)餐廚垃圾厭氧消化反應(yīng)器的啟動(dòng)負(fù)荷為0.5 gVS/L·d，合成氣通入量為2.20 L/d時(shí)混合氣中CH4含量達(dá)到93.3％，提高有機(jī)負(fù)荷后混合氣中CH4的含量也維持在80％以上;實(shí)驗(yàn)110d內(nèi)，提純反應(yīng)器的pH值在7.5～8.5之間，有效堿度在3900～5000 mg/L之間，基本實(shí)現(xiàn)了同步利用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。