厭氧發(fā)酵過程強化產氫的試驗性研究.pdf

1、目前我國餐廚垃圾年產量較大，且資源化處理較低，餐廚垃圾廢水中有機物、糖分含量較高，是厭氧發(fā)酵生產氫氣的寶貴資源。但目前厭氧發(fā)酵產氫工藝中普遍存在的耗氫現象嚴重、氫氣產率低等問題（昌盛，2012、陳銀廣等，2009、韓成付，2013、羅衎等，2014），無法大規(guī)模工業(yè)化生產。因此本課題旨在以葡萄糖配比的模擬餐廚廢水為發(fā)酵液進行厭氧發(fā)酵產氫試驗，研究了發(fā)酵罐頂空氣體壓力、氣體成分及濃度對氫氣產率的影響。從氫分壓、氣體溶解度和氣體濃度變化的角

2、度重點分析各個因素對有機質降解途徑、產氫產酸反應、耗氫反應的影響機理，并對工藝參數進行優(yōu)化，以得到較高的氫氣產率。
　　頂空氣壓試驗結果表明，發(fā)酵罐頂空一定負壓條件下可以強化厭氧發(fā)酵產氫的效率。負壓的存在及時的移出了產生的氫氣，不僅有效的強化了產氫產乙酸過程，且抑制了微生物耗氫產乙酸反應，從產氫與耗氫兩個方面均強化了氫氣累計過程。當發(fā)酵罐內壓力在0.04-0.06MPa時，負壓對氫氣產量有非常明顯的促進作用，氫氣累計產量比常壓對照

3、組提高3-4倍，達到50ml/g葡萄糖。但頂空氣壓低于0.04MPa后，氫氣積累產量增長速度明顯放緩，分別為56.7ml/g和62.8ml/g葡萄糖。葡萄糖水解代謝途經也受頂空氣壓影響很大，低壓組發(fā)酵液末端產物以乙酸為主，乙酸含量高達1600mg/L，而高壓組中乙酸含量則低于500mg/L，丁酸含量是低壓組的3-4倍，表明負壓有助于發(fā)酵水解反應向乙酸型發(fā)酵轉移，對產氫產乙酸反應有促進作用。
　　而曝氣試驗則證明了頂空不同氣體成分及

4、濃度對微生物發(fā)酵產氫過程及途徑的影響，初步得出了不同氣體曝氣對產氫耗氫的影響規(guī)律。濃度分別為40％與80%的CH4、CO2曝氣情況下氫氣積累量最高達到66.7ml/g、60.5ml/g葡萄糖，遠高于常規(guī)試驗。而高濃度氫氣曝氣下抑制產氫，且在CO2的存在下刺激耗氫產乙酸反應；降解途徑上，低濃度CH4曝氣有助于乙酸的產生，濃度升高伴隨丁酸型發(fā)酵產生。高濃度CO2曝氣主要以丁酸型發(fā)酵為主，低濃度CO2與中高濃度H2曝氣條件下有機物水解以丙酸為