氢气是一种高洁净、高能效的新型能源,其利用价值逐步被世界各国重视,这极大促进了制氢技术的迅速发展。目前,工业制氢技术主要有两种:一是物理化学法,一是生物法。其中,物理化学法可细分为电解水法制氢、光电化学法制氢、热化学循环法制氢等,这些制氢方法均需要消耗化石燃料来实现[4]。利用煤炭或石油等化石燃料制氢对自然资源消耗较大,并且生产成本高,污染环境,这与当今绿色发展主题不符。生物法制氢分为光合法制氢、暗发酵法制氢和光暗发酵耦合法制氢。生物制氢技术往往是借助微生物自身的生理生化代谢来生产氢气,其基质通常选用有机废水,发酵温度也仅为常温。生物制氢技术的能源消耗较小,污染也较低,是当今制氢技术的新方向。利用UASB厌氧反应器制氢是生物制氢常用的方法之一,UASB反应器主要包括进水和配水系统,反应池以及三相分离器三部分。原料废水导入反应器底部后,废水则可向上通过污泥床,生物厌氧反应即通过废水与污泥接触来完成。反应生成的气体可自我进行内部循环,有利于污泥颗粒的维持。反应器内附着及未附着的气体将上升至反应器上部,与三相分离器底部接触,最终被收集至集气室。本文选用蜜糖废水作为底物,研究较低pH值下经生物强化后系统产氢性能、COD及液相末端产物等指标的变化。本文选用人工蜜糖废水作为研究底物,同时加入氮磷复合肥作为底物营养剂,UASB厌氧反应器内温度控制在36±1℃。启动阶段的COD浓度为4000mg/L,启动后进入稳定期的COD为5800mg/L。运行60d后,UASB厌氧反应器内部成功进行了乙醇型发酵,ORP为-350～-400mV,COD去除率为27%。进料底物早期通过投加碳酸氢根离子将pH值控制在6.8～7.2,系统运行25d后停止投加。再经过20d的运行乙醇和乙酸浓度占总浓度近80%,而丙酸的浓度则占比很少,形成了较为典型的乙醇型发酵。此时系统出水pH在3.3～3.7,气相末端产物中氢气占比达到60%以上。为得到更高纯度的氢气,在本方法中将高效产氢菌种离心后再间歇投加,对UASB发酵制氢反应器进行生物强化运行。生物制氢反应器的运行过程可分为启动运行阶段和稳定运行阶段。高效菌种的投加也主要在这两个时期。有相关资料表明,启动阶段投加高效产氢菌可以加快启动过程,这是由于此时菌群正处在适应选择阶段,能够促使产氢菌群的快速建立。但有时不太好界定强化效果。在稳定阶段投加高效产氢菌可以明显的反映出强化效果,若投加菌种与原系统内原有细菌群不一致,很难判断投加菌种是否在微生物菌群中占据优势地位。综合考虑以上因素,本方法同时进行启动阶段和稳定阶段投加高效产氢菌。实验结果表明经过生物强化可以明显缩短反应器启动时间,使系统短时间内达到稳定运行状态,但从实验结果看,生物强化对系统整体产氢效率提升并不大,这也表明影响氢气在气相末端占比的影响因子有很多,为进一步研究如何制取高纯度氢气提供了一定的思路。本文虽然论证了蜜糖废水UASB厌氧反应器制氢经生物强化方式可以进一步提高产氢效率甚至制备更高纯度氢气的可行性,但限于技术水平,这一制氢技术的工业化推广难度依然较大。将来应从反应器结构,底物组织,反应因子以及反应器自动化等方面进行优化,以满足工业化生产的要求。