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)組合實驗設(shè)計和統(tǒng)計學方法，對四種金屬離子對厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫的影響進行了單一因子和聯(lián)合因子作用研究，揭示了多種金屬離子共存時產(chǎn)生

2、的總影響效應、交互和主因子作用，為各混合物構(gòu)建了專用數(shù)學模型。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種金屬離子單獨作用時，與不添加金屬離子的對照組相比較，實驗組的比產(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，比產(chǎn)氫率最大提高188.17％:鎂離子添加濃度為225mg/L時，比產(chǎn)氫率最大提高659.19％;鎳離子添加濃度為0.5mg/L時，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，比產(chǎn)氫率最大提高279.60％。從擬合的結(jié)果來看，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)酵的延滯時間，從而促進了體系產(chǎn)氫量的增加。
　　 ⑵不同濃度的二元金屬混合物對餐廚垃圾厭氧發(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)檢驗顯著(P＜0.01)且擬合效果好(R為0.810～0.844)；其余4個擬合結(jié)果效果一般(R為0.422～0.674)。本實驗條件下，二元金屬混合物的聯(lián)合影響效應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)檢驗顯著(P＜0.01)且擬合效果好（R為0.

5、921）；其余2個擬合結(jié)果效果一般(R為0.488～0.720)。本實驗條件下，三元金屬混合物的聯(lián)合影響效應，因三種金屬離子的濃度區(qū)間而異。
　　 ⑷用統(tǒng)計學方法研究了單質(zhì)鐵、鎂離子、鎳離子和鉬酸根離子四元金屬混合物對產(chǎn)氫的影響，結(jié)果表明，不同濃度的四元金屬混合物對產(chǎn)氫發(fā)酵的效應不同，擬合效果一般(R為0.535)。對累積氫氣產(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。在本實驗條件下，單質(zhì)鐵、鎂離子、鉬