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文檔簡介
1、人類文明的延續(xù)和進(jìn)步都離不開資源和能源。如今,資源和能源的匱乏已成為國際社會亟待解決的核心問題。氫氣是可以替代化石燃料的可再生能源之一,已經(jīng)逐漸為世界各國所關(guān)注。生物制氫的最佳效能就是清潔環(huán)境和回收資源。
水力停留時間((HRT)是影響厭氧發(fā)酵制氫工藝效果的一個重要參數(shù),本文考察HRT在2-12 h范圍內(nèi)變化對CSTR產(chǎn)氫效率的影響。研究表明,在HRT從12 h到8 h遞減時,氫氣的產(chǎn)量逐漸上升;在HRT為8 h的時候,最
2、大產(chǎn)氫值達(dá)到7.92 L/d,TSDE為95%,COD去除率達(dá)到25%。在這個停留時間不僅滿足微生物新陳代謝的需要,而且也同樣可以確保生物連續(xù)產(chǎn)氫的能力。且此時,系統(tǒng)中的主要代謝發(fā)酵類型為乙醇型發(fā)酵。液相末端發(fā)酵產(chǎn)物的總產(chǎn)量達(dá)到2986 mg/L,所有的代謝產(chǎn)物中,乙醇和乙酸之和在末端產(chǎn)物中所占的比例為85%。
在HRT從12 h降低到10 h的時候,反應(yīng)器中的生物量出現(xiàn)明顯的上升。當(dāng)HRT為10 h時,生物量維持在12.
3、8 g VSS/L。在HRT為8 h時,反應(yīng)器中的生物量和生物活性達(dá)到最高。此時,反應(yīng)器的產(chǎn)氫效果較好。因此,厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫系統(tǒng)高效制氫的關(guān)鍵是保持反應(yīng)系統(tǒng)具有較多的微生物量和較高的微生物活性。系統(tǒng)內(nèi)的發(fā)酵污泥會受到厭氧活性污泥微生物群落代謝的影響。
在HRT為8 h的情況下,通過逐漸提高COD(從2000 mg/L至10000 mg/L)來提高系統(tǒng)中的有機(jī)負(fù)荷(OLR),OLR的增加在一定程度上能有效地提高厭氧活性污泥發(fā)酵
4、產(chǎn)氫系統(tǒng)的產(chǎn)氫能力。產(chǎn)氫系統(tǒng)在有機(jī)負(fù)荷為18 kg/(m3·d)的條件下,達(dá)到穩(wěn)態(tài)的平均產(chǎn)氫量為7.92 L/d,比OLR12 kg/m3.d)條件下(5.94 L/d)提高了25%,比OLR6kg/(m3·d)條件下(3.78 L/d)提高了52.3%。
然而,OLR的提高對厭氧活性污泥發(fā)酵產(chǎn)氫系統(tǒng)造成的影響是有限度的。而這種限度的范圍并不大。在本實驗中,當(dāng)OLR升至到24 kg/(m3·d)的情況下,厭氧活性污泥發(fā)酵產(chǎn)
5、氫系統(tǒng)的pH很快下降下來。此時,pH小于4,ORP很快上升,超過-230 mV,厭氧活性污泥的活性受到嚴(yán)重抑制,其內(nèi)的微生物不能適應(yīng)有機(jī)負(fù)荷升高引起的環(huán)境變化。在這種情況下,反應(yīng)器的有機(jī)廢水產(chǎn)酸發(fā)酵類型發(fā)生了明顯的變化,產(chǎn)氫能力立即下降。
發(fā)酵法生物制氫技術(shù)實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵在于增加產(chǎn)氫能力和減少制氫成本。近年來,用于提升廢水處理效能的一項新技術(shù)出現(xiàn)了,它便是生物強(qiáng)化技術(shù)。
研究表明,控制COD為6000
6、mg/L,HRT為8 h,在CSTR.反應(yīng)器運行21天達(dá)到穩(wěn)定運行后,將R3菌投入反應(yīng)器,此反應(yīng)器總共運行30天,分別在第8天、第12天和第21天進(jìn)行生物強(qiáng)化。產(chǎn)氫菌投加量(占活性污泥MLVSS的質(zhì)量分?jǐn)?shù))分別為1.2%、3.7%、4.9%。經(jīng)過生物強(qiáng)化后的系統(tǒng)pH在典型的乙醇發(fā)酵區(qū)間,生物制氫反應(yīng)器(CSTR)可以利用生物強(qiáng)化作用,使發(fā)酵類型向產(chǎn)氫力較高的乙醇型發(fā)酵轉(zhuǎn)變。
生物制氫系統(tǒng)運行初期的比產(chǎn)氫速率可以通過高效產(chǎn)氫
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