低pH值下UASB反應(yīng)器以糖蜜為底物制取高純度氫氣的研究.pdf

1、現(xiàn)如今，能源在每個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中扮演著關(guān)鍵角色。地球氣候的變暖、臭氧層被破壞以及酸雨等環(huán)境問題突顯。溫室氣體的排放主要來自于化石燃料的燃燒。因此，尋找可再生的替代能源或減少能源消耗的方法變得至關(guān)重要。2009年4月歐盟通過了《氣候行動(dòng)和可再生能源一攬子計(jì)劃》，目標(biāo)是將能源效率提高20％，設(shè)定可再生能源在總能源消費(fèi)中的比例提高到20％，2020年將歐盟溫室氣體排放總量在1990年基礎(chǔ)上減少20％。同年12月，在哥本哈根氣候變化大會(huì)中我國

2、政府提出:加強(qiáng)節(jié)能、提高能效工作，爭取到2020年中國單位GDP二氧化碳排放將比2005年下降40％-45％;大力發(fā)展可再生能源和核能，爭取到2020年非化石能源占一次性能源消費(fèi)比重達(dá)到15％左右;大力增加森林碳匯，爭取到2020年森林面積比2005年增加4000萬公頃，森林蓄積量比2005年增加13億立方米;大力發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)，積極發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)，研發(fā)和推廣氣候友好技術(shù)。
　　為完成這些挑戰(zhàn)需要世界各國堅(jiān)持發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)的原

3、則，其中包括可再生能源的供應(yīng)來替代化石燃料為基礎(chǔ)的能源供應(yīng)。用以平衡經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系。在全球范圍內(nèi)，如燃料資源的快速消耗，化石燃料的消費(fèi)增加，化石燃料未來可用性的不確定性以及全球能源需求的不斷增加，污染物排放量的增加和氣候變化，得到了全世界學(xué)者的重視并已經(jīng)著手研究開始使用不同的能源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源，如天然氣和生物燃料與氫氣。氫氣可以通過多種途徑制取，如生物法的暗發(fā)酵產(chǎn)氫，具有很多優(yōu)勢(shì)。如細(xì)菌的生長速率高，需要的能量較低，

4、不消耗氧氣，成本低，不需要光能，可以使用多種碳源作為基質(zhì)。許多類型的廢料可以轉(zhuǎn)化成為含糖廢水，從而作為生物基質(zhì)。在大多數(shù)的工業(yè)廢水中，有著容易降解的碳源。蔗糖和葡萄糖等單糖在適宜的溫度下有著較高的氫轉(zhuǎn)換效率，這是含糖廢水作為生物生產(chǎn)的原材料比其他材料更高效的原因。這都表明了，含糖廢水用于工業(yè)生物制氫是最有用的。
　　本研究中，采用由有機(jī)玻璃制成的上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)，以糖蜜廢水為發(fā)酵底物，投加適量氯化銨和磷酸二氫鉀，

5、研究在低pH值下系統(tǒng)的產(chǎn)氫性能。在系統(tǒng)啟動(dòng)初期，投加碳酸氫鈉控制進(jìn)水pH=6.75-7.15使系統(tǒng)處于中性厭氧發(fā)酵，固定進(jìn)水COD為4000 mg·L-1，HRT=8 h。系統(tǒng)運(yùn)行20 d后，系統(tǒng)處于混合型發(fā)酵類型，隨后停止投加碳酸氫鈉。系統(tǒng)經(jīng)過45 d的運(yùn)行，乙醇和乙酸濃度占總濃度的79.39％,而丙酸的濃度只占總濃度的10.89％，形成了穩(wěn)定的典型乙醇型發(fā)酵。第65 d，乙醇和乙酸的濃度分別為840.56 mg·L-1、403.12