餐廚垃圾厭氧暗發(fā)酵產(chǎn)氫研究：添加金屬離子的作用.pdf

1、餐廚垃圾厭氧暗發(fā)酵制氫是一種既可解決環(huán)境污染問(wèn)題，又可制備清潔燃料的符合可持續(xù)發(fā)展理念的餐廚垃圾生物處理技術(shù)。目前生物制氫技術(shù)中存在產(chǎn)氫效率低、氫氣百分含量低等問(wèn)題。為提高生物制氫能力，本研究以米漿作為發(fā)酵底物，以礦化垃圾作為添加劑，研究金屬離子對(duì)制氫體系產(chǎn)氫的影響。采用二次二因子、二次三因子和二次四因子回歸通用旋轉(zhuǎn)組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，對(duì)四種金屬離子對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫的影響進(jìn)行了單一因子和聯(lián)合因子作用研究，揭示了多種金屬離子共存時(shí)產(chǎn)生

2、的總影響效應(yīng)、交互和主因子作用，為各混合物構(gòu)建了專用數(shù)學(xué)模型。主要研究結(jié)論如下：
　　 ⑴單質(zhì)鐵、鎂離子、鎳離子和鉬酸根離子4種金屬離子單獨(dú)作用時(shí)，與不添加金屬離子的對(duì)照組相比較，實(shí)驗(yàn)組的比產(chǎn)氫率都有明顯的提高，其中在單質(zhì)鐵添加濃度為750mg/L時(shí)，比產(chǎn)氫率最大提高188.17％:鎂離子添加濃度為225mg/L時(shí)，比產(chǎn)氫率最大提高659.19％;鎳離子添加濃度為0.5mg/L時(shí)，比產(chǎn)氫率最大提高235.68％:鉬酸根離子添加濃

3、度為0.4mg/L時(shí)，比產(chǎn)氫率最大提高279.60％。從擬合的結(jié)果來(lái)看，不同濃度的單質(zhì)鐵(O～1000mg/L)、鎂離子(O～300mg/L)、鎳離子(0～2mg/L)和鉬酸根離子(O～l.6mg/L)的添加量，不同程度地提高了體系的最大產(chǎn)氫潛力，縮短了發(fā)酵的延滯時(shí)間，從而促進(jìn)了體系產(chǎn)氫量的增加。
　　 ⑵不同濃度的二元金屬混合物對(duì)餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫體系的影響不同。分別擬合了6個(gè)累積氫氣產(chǎn)量與金屬濃度的回歸模型，其中單質(zhì)鐵和鎂

4、離子、單質(zhì)鐵和鎳離子的擬合結(jié)果經(jīng)檢驗(yàn)顯著(P＜0.01)且擬合效果好(R為0.810～0.844)；其余4個(gè)擬合結(jié)果效果一般(R為0.422～0.674)。本實(shí)驗(yàn)條件下，二元金屬混合物的聯(lián)合影響效應(yīng)因兩種金屬離子的濃度區(qū)間而異。
　　 ⑶不同濃度的三元金屬混合物對(duì)餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫體系的影響不同。分別擬合了3個(gè)累積氫氣產(chǎn)量與金屬濃度的回歸模型，其中單質(zhì)鐵、鎂離子和鎳離子的擬合結(jié)果經(jīng)檢驗(yàn)顯著(P＜0.01)且擬合效果好（R為0.

5、921）；其余2個(gè)擬合結(jié)果效果一般(R為0.488～0.720)。本實(shí)驗(yàn)條件下，三元金屬混合物的聯(lián)合影響效應(yīng)，因三種金屬離子的濃度區(qū)間而異。
　　 ⑷用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法研究了單質(zhì)鐵、鎂離子、鎳離子和鉬酸根離子四元金屬混合物對(duì)產(chǎn)氫的影響，結(jié)果表明，不同濃度的四元金屬混合物對(duì)產(chǎn)氫發(fā)酵的效應(yīng)不同，擬合效果一般(R為0.535)。對(duì)累積氫氣產(chǎn)量影響最大的是單質(zhì)鐵，其次是鎂離子，影響最小的是鉬酸根離子和鎳離子。在本實(shí)驗(yàn)條件下，單質(zhì)鐵、鎂離子、鉬