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本课题将进行有关有机废水的厌氧发酵生物制氢技术的基础研究。
为了得到能够分解高分子有机物释放出氢气的微生物,本研究中采用了高碑店污水处理厂厌氧消化污泥,先将其进行加热预处理,再用作有机废水厌氧发酵制氢的种污泥。因为这样能够使污泥中微生物的驯化时间缩短,并且能将厌氧发酵反应有效地控制在产氢阶段。
另外,为了得到连续不断的氢气以及比较理想的氢气产率,我们在完全混合式厌氧发酵生物产氢反应器中进行了连续产氢试验,重点考察了温度、pH值等环境因素的变化对反应器内微生物连续发酵产氢的影响。
实验结果表明：
1、使用高碑店污水处理厂的厌氧消化污泥,经过热处理后进行厌氧发酵产氢,可以抑制产甲烷阶段,氢气产率明显得到提高。
2、将厌氧消化活性污泥在不同条件下进行热处理时,发现在不同的pH值下,处理温度为70℃、80℃时的氢气产率最高。在pH值5.5时,温度80℃下热处理10分钟的种污泥,氢气产率达到最大为1.99mol/mol-葡萄糖。
3、在pH值为5.5的情况下,热处理温度上升到70℃时,甲烷的产率变成0;而在pH值为7.1和8.5的情况下不会出现这种情况。这说明在酸性条件下,产甲烷菌在较低热处理温度下就能够被杀死。
4、末端发酵产物中,当甲烷产量减少时,乙酸的浓度会大幅度上升,成为主要的代谢产物。其次是丁酸、丙酸和戊酸。
5、将污水处理厂的厌氧消化污泥作为厌氧产氢微生物的来源,经过热预处理后,接种到完全混合式厌氧发酵产氢反应器中,以淀粉为基质,表现出了良好的连续产氢性能。 6、在完全混合式厌氧发酵生物产氢反应器中,实现连续产氢的适宜环境条件为：温度控制在35±1℃,pH值在5.5左右,反应器水力停留时间(HRT)控制在8h,进水底物(淀粉)浓度为10g/L。
7、在上述条件下,得到最大平均氢气产率为215mL/g-淀粉,占发酵气体总量的54.5％。其余的气体是CO2占45.5％,没有甲烷生成。与国内外的一些研究相比,我们的产氢效率要高一些。
8、在生物发酵产生氢气的同时,废水可同步得到降解和净化处理,COD得到一定的去除,去除率达到29.5％～42.6％。