連續(xù)流厭氧發(fā)酵制氫反應(yīng)系統(tǒng)的建立及穩(wěn)定運(yùn)行.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展,能源日益緊缺。氫氣作為新能源成為替代傳統(tǒng)能源的選擇之一?，F(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步不僅給人類(lèi)社會(huì)創(chuàng)造了輝煌的文明和巨大的物質(zhì)財(cái)富,同時(shí)也給人類(lèi)的生存環(huán)境帶來(lái)了諸多問(wèn)題。發(fā)酵法生物制氫技術(shù)利用生物質(zhì)為原料生產(chǎn)氫氣,滿足可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求,是一種解決環(huán)境污染和能源需求問(wèn)題的重要途徑,具有廣闊的應(yīng)用前景,已成為世界各國(guó)研究開(kāi)發(fā)的高新技術(shù)。對(duì)于目前生物制氫技術(shù)的現(xiàn)狀,研究和開(kāi)發(fā)穩(wěn)定、高效、易于調(diào)控的工藝形式,對(duì)加速發(fā)酵法生

2、物制氫工藝的產(chǎn)業(yè)化有著重要的推動(dòng)作用。
　　 發(fā)酵法生物制氫中根據(jù)末端發(fā)酵產(chǎn)物不同將發(fā)酵類(lèi)型分為丁酸型發(fā)酵、丙酸型發(fā)酵和乙醇型發(fā)酵。乙醇和乙酸是乙醇型發(fā)酵的主要末端發(fā)酵產(chǎn)物,氫氣含量和產(chǎn)氣量都高于其他兩種發(fā)酵類(lèi)型,運(yùn)行穩(wěn)定性也相對(duì)較高,因此乙醇型發(fā)酵是發(fā)酵法生物制氫的最佳發(fā)酵類(lèi)型。
　　 本實(shí)驗(yàn)以糖蜜廢水為發(fā)酵底物,在理論分析的基礎(chǔ)上,運(yùn)用連續(xù)流生物制氫反應(yīng)器(CSTR)的運(yùn)行,對(duì)發(fā)酵生物制氫法最佳發(fā)酵類(lèi)型一乙醇型發(fā)酵的

3、系統(tǒng)建立進(jìn)行生物制氫試驗(yàn)。并以提高有機(jī)負(fù)荷的方式考察了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。生物制氫反應(yīng)器的啟動(dòng)可以通過(guò)控制有機(jī)負(fù)荷(OLR)為主,以pH值監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)為輔助的手段獲得預(yù)期的目的發(fā)酵類(lèi)型。CSTR反應(yīng)器工程控制參數(shù)為:溫度為(35±1)℃,水力停留時(shí)間(HRT)為6 h,考察CSTR反應(yīng)器的進(jìn)水COD濃度在2000～8000 mg/L范圍內(nèi)變化對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)氫效能的影響。在液相末端產(chǎn)物中,乙醇和乙酸為主要的代謝產(chǎn)物,占液相產(chǎn)物總量的82％,為乙醇型發(fā)酵

4、。液相末端發(fā)酵產(chǎn)物主要為乙醇、乙酸,實(shí)現(xiàn)了生物制氫法乙醇型發(fā)酵的快速啟動(dòng)。
　　 試驗(yàn)證明,當(dāng)CSTR反應(yīng)器在進(jìn)水COD濃度2000～8000 mg/L變化,即OLR=8～32kg/(M3·d),系統(tǒng)產(chǎn)氫效率和生物量隨著進(jìn)水濃度的提高而增加,并在進(jìn)水COD為6000mg/L時(shí),得到最大產(chǎn)氣量和產(chǎn)氫量分別為23.49 L/d和8.19 L/d。然而,當(dāng)進(jìn)水COD濃度升高到8000 mg/L后,生物量和產(chǎn)氫量呈下降趨勢(shì),這表明產(chǎn)氫污