流固共筑生物膜ABR生物制氢系统的运行与产氢效能

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经济的快速发展加快了化石能源的消耗,同时也促进了氢气等清洁能源的发展。生物制氢由于成本低廉,生产过程清洁无污染等优势得到了广泛认可。本实验依据生物制氢的原理,构建了流固共筑生物膜ABR生物制氢反应器。以糖蜜废水为底物对构建的反应器进行启动实验,并分别以糖蜜废水和甜高粱压榨废水为底物对启动成功的ABR反应器进行对比运行试验。研究结果表明,在温度为(35±1)℃,进水pH值在6.50~7.00之间,初始HRT为48 h,初始进水COD浓度为952.4 mg/L时启动反应器,通过对进水COD浓度及HRT的分阶段调控,在启动实验进行的第39 d,流固共筑生物膜ABR生物制氢反应器启动成功,COD去除率、pH值、ORP等指标开始稳定,集气瓶内开始有气泡产生,系统形成乙醇型发酵。分别以糖蜜废水和甜高粱压榨废水作为底物进行流固共筑生物膜ABR反应器的运行实验,结果表明,甜高粱压榨废水为底物运行反应器时的COD去除率最大值为53.9%,单日最大产氢量在进水COD浓度为7500 mg/L左右时达到最大值60.38 L/d,而以糖蜜废水为底物时的最大COD去除率达到了 75.7%,但产氢量最大值出现在COD浓度约为7000 mg/L时,约为48.2 L/d,说明以甜高粱压榨废水为底物运行的系统具有更优的产氢效能,但COD去除能力相对较差,可以考虑将其作为生物制氢底物应用。第一格室在启动运行过程中均保持着最大的COD去除能力,而第二、三格室的产氢能力最强,乙酸含量较高,说明第一格室的优势种群为产酸发酵菌群,而第二格室的优势种群产氢产乙酸菌,ABR系统始终保持良好的微生物分离特性。流固共筑生物膜ABR生物制氢反应器在启动运行过程中均表现出良好的稳定性,运行过程始终维持稳定的乙醇型发酵体系,且相对于普通ABR生物制氢反应器有更好的COD去除能力及产氢效能。
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