發(fā)酵法生物制氫反應器的快速啟動與工程控制對策研究.pdf

1、氫能由于其清潔、高效等突出的優(yōu)點而在能源界倍受青睞，生物制氫技術(shù)具有不消耗礦物資源和低成本等許多優(yōu)點，是一項符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的新技術(shù)。在生物制氫技術(shù)中，發(fā)酵法生物制氫因其穩(wěn)定性好、產(chǎn)氫能力高而優(yōu)于光合法生物制氫，并對其進行了大量研究。發(fā)酵法生物制氫中常見的發(fā)酵類型包括：丁酸型發(fā)酵、丙酸型發(fā)酵和乙醇型發(fā)酵。乙醇型發(fā)酵以乙醇和乙酸為主要末端發(fā)酵產(chǎn)物，產(chǎn)氣量和氫氣含量都高于其他產(chǎn)酸發(fā)酵類型，而且其運行穩(wěn)定性比較高，所以乙醇型發(fā)酵是發(fā)酵法生物

2、制氫的最佳發(fā)酵類型。 本文通過連續(xù)流生物制氫反應器的運行，在理論分析的基礎(chǔ)上，對發(fā)酵生物制氫法最佳發(fā)酵類型—乙醇型發(fā)酵的快速啟動的工程控制對策及其適宜的工程控制參數(shù)進行了探討，并應用于工業(yè)化生產(chǎn)。 研究結(jié)果證明，生物制氫反應器的啟動，可以容積負荷控制為主，以pH值監(jiān)測和調(diào)節(jié)為輔助的手段能夠獲得預期的目的發(fā)酵類型。當啟動初期的容積負荷控制為5kgCOD/m3·d左右時，系統(tǒng)啟動初期的pH值一般維持在5.0～5.5之間，此時

3、往往容易形成丁酸型發(fā)酵；將啟動初期的容積負荷控制在10～12kgCOD/m3·d的范圍內(nèi)，啟動后反應系統(tǒng)的pH值能夠迅速下降到4.0～5.0之間，這時更容易形成乙醇型發(fā)酵。生物制氫發(fā)應器啟動初期的有機負荷不易過高，否則會造成反應系統(tǒng)的“過酸狀態(tài)”，導致反應器啟動過程的失敗。 本文在多次啟動試驗研究的基礎(chǔ)上，采用有機廢水處理廠二沉池污泥為接種種泥，模型反應器在啟動后20天即形成了穩(wěn)定的乙醇型發(fā)酵，實現(xiàn)了生物制氫法乙醇型發(fā)酵的快速啟

4、動，反應器的控制條件為：污泥接種量9.01gVSS/L，VSS/SS87.5％，HRT=10h，進水COD濃度為2000mg/L，污泥負荷為0.533kgCOD/kgVSS·d，pH值5.5～7.0，溫度35±1℃。 在工業(yè)化發(fā)酵生物制氫反應器的啟動中，以好氧活性污泥為種泥時，在種泥接種量為21.25gMLVSS/L，35±1℃，HRT11h，進水COD濃度平均為6900mg/L，污泥負荷為0.483kgCOD/kgVSS·d的