有機(jī)廢水生物制氫技術(shù)基礎(chǔ)研究.pdf

1、生物產(chǎn)氫是利用某些微生物體內(nèi)存在著特殊的氫代謝系統(tǒng)來(lái)生產(chǎn)分子氫的一項(xiàng)生物工程技術(shù)。我國(guó)的食品發(fā)酵企業(yè)截止到1998年已有7萬(wàn)多個(gè)(非輕工企業(yè))，該工業(yè)廢渣水年排放總量達(dá)27.5億m3，其中廢渣量1.6億m3，此類(lèi)廢水中含有豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、糖類(lèi)。這為生物產(chǎn)氫提供了大量廉價(jià)的有機(jī)基質(zhì)，尤其是高濃度有機(jī)廢水，有利于微生物產(chǎn)氫。因此，課題利用有機(jī)廢水對(duì)生物制氫技術(shù)進(jìn)行了基礎(chǔ)研究。 本研究使用云南某污水處理廠濃縮污泥，采用不

2、同的物理和化學(xué)方法對(duì)污泥進(jìn)行預(yù)處理，使處理后污泥菌種縮短污泥馴化時(shí)間，并將厭氧發(fā)酵反應(yīng)控制在產(chǎn)氫階段；實(shí)驗(yàn)還考察預(yù)處理后的污泥，在模擬蔗糖及淀粉廢水中的發(fā)酵產(chǎn)氫的能力及在初始pH、起始底物濃度、發(fā)酵溫度以及微量元素Fe離子濃度變化對(duì)生物制氫產(chǎn)氫濃度，累積產(chǎn)氫量的影響；通過(guò)均勻?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)，考察不同初始pH以及起始底物濃度共同作用對(duì)產(chǎn)氣中氫濃度和累積產(chǎn)氫量的影響，并通過(guò)計(jì)算機(jī)DPS數(shù)據(jù)分析軟件，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行二次多項(xiàng)式回歸分析，確定有機(jī)廢水生

3、物制氫的最佳厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫條件。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：1.使用污水處理廠濃縮污泥，經(jīng)熱處理后進(jìn)行微生物發(fā)酵產(chǎn)氫實(shí)驗(yàn)，較之酸篩處理污泥和未處理污泥，在短時(shí)間發(fā)酵期內(nèi)，可以得到更高的累積產(chǎn)氫量和產(chǎn)氫濃度，并且抑制了CH4的產(chǎn)生。熱處理污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣中主要?dú)怏w成分為H2和CO2。2.在蔗糖為底物單因素影響實(shí)驗(yàn)中，得到最大的累積產(chǎn)氫量135ml/g·蔗糖和產(chǎn)氫濃度57％。以淀粉為底物實(shí)驗(yàn)中，最大的累積產(chǎn)氫量221ml/g·淀粉和產(chǎn)氫濃度66％

4、。3.在生物制氫條件下，模擬廢水中COD去除率可達(dá)20％～60％。5.在本研究中，利用加熱預(yù)處理后的污水處理廠濃縮污泥為天然菌種來(lái)源，蔗糖配制模擬有機(jī)廢水，調(diào)整初始pH=6.1，底物濃度5.3g/L，F(xiàn)eCl2調(diào)整Fe2+濃度，當(dāng)Fe2+1500mg/L時(shí)得到最大累積產(chǎn)氫量163mlH2/g以及最大產(chǎn)氫濃度60％。 蔗糖產(chǎn)氫率與國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)值174mlH2/g相比較略低，淀粉產(chǎn)氫率比國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)值184mlH2/g高出約20％。實(shí)驗(yàn)結(jié)果