【摘 要】
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氢能作为一种清洁的可再生能源,具有来源丰富、燃烧值大、安全性好等优点,被称作“未来的绿色能源”。发酵法生物制氢技术中由于乙醇型发酵制氢具有较好的产氢效能,逐渐受到人们
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氢能作为一种清洁的可再生能源,具有来源丰富、燃烧值大、安全性好等优点,被称作“未来的绿色能源”。发酵法生物制氢技术中由于乙醇型发酵制氢具有较好的产氢效能,逐渐受到人们的关注,并不断开展了提高该工艺的产氢效率、完善工程控制对策、实现工业化生产等研究。但是,仍有一些问题需要进一步研究,如混合菌种乙醇型发酵产氢系统的产氢效能和稳定性能低下、乙醇型发酵制氢工艺的工程控制对策还有待完善、产氢效率还有待进一步提高等。本论文针对以上问题,利用新研制的厌氧接触产酸发酵制氢反应设备,通过连续流试验运行,探讨了发酵生物制氢法最佳发酵类型—乙醇型发酵的启动与运行控制对策,以及通过不同方式提高有其有机负荷对系统产氢效能的影响。 研究结果证明,以好氧活性污泥或厌氧活性污泥为种泥,在启动负荷为15 kgCOD/m3·d条件下,通过一定的控制方法,厌氧接触生物制氢反应系统都能在30天左右形成预期的乙醇型发酵。厌氧活性污泥制氢系统运行过程中发现另一种耗氢菌,即同型产乙酸菌存在。为淘汰同型产乙酸菌,以进一步提高系统的产氢效能,通过静态摇瓶试验,探讨了不同细菌抑制剂对同型产乙酸反应的抑制效果,并进一步确定了最佳抑制剂—氯仿及其剂量范围0.1%-1%(v/v)。一次性0.1%的氯仿投加剂量,即可有效抑制厌氧接触发酵制氢系统中的同型产乙酸活性,系统的产气速率和产氢速率分别从投加氯仿前的9 L/d、2.4 L/d左右提高到了30 L/d和12 L/d。 停止运行20天的厌氧接触发酵生物制氢系统,在一次性投加0.1%氯仿的条件下重新启动,可在15天左右形成稳定的乙醇型发酵。当水力停留时间(HRT)由8 h分阶段缩短到4 h,即容积负荷从15 kgCOD/m3·d提高到34 kgCOD/m3·d左右时,反应器内的生物量并未流失,MLVSS稳定在7.2 mg/L左右,pH值维持在5.5-6.0的范围。此时系统的产气速率和产氢速率分别大幅提高到了64 L/d和19 L/d,实现了系统的高效稳定运行。
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