模拟生活废水厌氧发酵生物制氢试验研究

论文摘要

从污水里丰富的有机物制取氢是污水资源化和新能源开发的一条重要途径,虽然厌氧生物发酵制氢已被广泛研究。但目前研究对象多集中在高浓度的含糖工业废水,对于低浓度且含有多种有机物的生活污水,其厌氧生物制氢的前景如何,尚缺乏足够的研究报道。本文采用经高温热处理后的UASB反应器污泥为种源,通过序批试验研究了模拟生活废水厌氧发酵法生物产氢效果,探讨了初始pH值、搅拌等条件对生物厌氧发酵产氢的影响。研究证明:1、采用适当的热处理法(100℃,30min)对接种污泥进行预处理,可以有效的抑制甲烷菌的生长,有利于产氢菌种占优势;2、水力停留时间采用12h比采用24h,能获得持久的发酵产氢;3、初始pH值对产氢发酵有重要的影响。当初始pH值≤4.5时,随着反应的进行,反应器pH降低到2.0左右,系统酸化,发生产氢抑制;当初始pH值=5.5时,几乎没有气体产生,可能形成丙酸发酵;当初始pH=6.0时,稳定连续产氢达50天;当初始pH=5.0或7.0时,反应器则形成甲烷发酵;4、间歇振荡可以提高发酵气体中氢气含量,在初始pH为5.0和7.0的反应器进行间歇振荡(2次/h),可以实现连续稳定的产氢;5、厌氧发酵生物产氢过程可以在5个小时内完成,最终反应器的pH稳定在6.5左右;6、模拟生活废水厌氧发酵产氢的主要液相产物是挥发酸,占60%以上。有利于后续工艺对上清夜的进一步处理;7、接种污泥量为6gVSS/L,进水COD浓度为250mg/L,HRT为12h,反应器温度控制在32℃左右下,控制初始pH值在6.0,产气量为0.02L/(L·d),产气连续稳定,生物气中氢含量高达90%。说明生活废水厌氧发酵制氢是可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 环境与能源
• 1.1.1 当今世界面临的两大难题:环境污染与能源危机
• 1.1.2 氢能的特点与应用
• 1.1.3 传统氢气生产方法
• 1.2 生物制氢理论与实践
• 1.2.1 生物制氢的优势
• 1.2.2 两种生物制氢方式的分析比较
• 1.3 厌氧发酵生物制氢的研究
• 1.3.1 厌氧发酵产氢的机理
• 1.3.2 厌氧发酵产氢的类型
• 1.3.3 发酵产氢的运行参数
• 1.4 国内外研究进展与存在的问题
• 1.4.1 发酵制氢研究现状
• 1.4.2 存在的问题
• 2 材料与研究方法
• 2.1 研究方案
• 2.2 试验材料与方法
• 2.2.1 试验材料
• 2.2.2 方法与分析
• 3 试验结果与分析
• 3.1 热处理法对模拟生活废水发酵产氢的影响研究
• 3.1.1 热处理法对模拟生活废水发酵产氢的影响结果
• 3.1.2 热处理法对模拟生活废水发酵产氢的影响分析
• 3.2 水力停留时间（HRT）对模拟生活废水发酵产氢的影响研究
• 3.2.1 水力停留时间（HRT）对模拟生活废水发酵产氢的影响结果
• 3.2.2 水力停留时间（HRT）对模拟生活废水发酵产氢的影响分析
• 3.3 初始pH值对模拟生活废水发酵产氢的影响研究
• 3.3.1 初始pH值对模拟生活废水发酵产氢的影响结果
• 3.3.2 初始pH值对模拟生活废水发酵产氢的影响分析
• 3.4 振荡对模拟生活废水发酵产氢的影响研究
• 3.4.1 振荡对模拟生活废水发酵产氢的影响结果
• 3.4.2 振荡对模拟生活废水发酵产氢的影响分析
• 4 结论与建议
• 4.1 结论
• 4.2 问题与建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录