简析污泥生物制氢系统负荷冲击与活性污泥强化恢复作用结论

论文导读：稳定阶段的产气量和产氢量分别为5.39L/d和2.41L/d,第1次加入强化污泥的活性VSS/SS为55%,体系的产气量和产氢量分别上升到6.90L/d和3.32L/d,是强化前的1.28和1.38倍,液相末端产物乙酸、乙醇、丙酸、丁酸的比例分别增多了25.5%、31.4%、22.4%、56.5%。第2次强化污泥的活性VSS/SS为56%,产气量和产氢量逐渐增多并稳定为12.52L/d和
摘要：随着经济、科技、工业化等进程的深入进展,大量CO2的排出,导致全球气温升高。全球气候变暖引起了一系列严重的环境不足,加之人们对能源的需求量日益增多,由此寻找一类清洁、高效、可再生的能源是当务之急,而氢能从自身的可再生性、清洁燃烧无污染等特征,成为当前的新型替代能源,有助于实现将“低碳环保”改变为“零碳环保”的可持续进展道路。本论文主要探讨了负荷冲击对生物制氢反应体系的影响,污泥接种培养到实现高效稳定产氢历程中的各种直接可控参数,不同底物(糖蜜、红糖、)对体系的冲击意义从及对微生物生态变异性的影响。探讨表明：在生物制氢反应器启动的初期,采取转变底物负荷的模式考察了产氢体系的稳定性。当底物负荷以5500mg/L提升到7400mg/L的历程中,其最大产气量与产氢量分别为25.39L/d和11.39L/d。当反应体系达到稳定产氢状态时,维持反应器内底物浓度负荷为3000mg/L时,底物由糖蜜变为赤糖废水时,其最大产氢量分别为0.65L/d和1.95L/d,液相末端产物乙酸、丙酸的比例以底物转变前的25.7%和15.4%下降到底物转变后的11.8%和9.47%,发酵类型由混合酸发酵改变为稳定的乙醇型发酵。在生物制氢反应器达到乙醇型发酵的基础上,将好氧预处理3周的污泥用70℃水浴恒温强化处理30min后接种至反应器中,强化前乙醇型发酵稳定阶段的产气量和产氢量分别为5.39L/d和2.41L/d,第1次加入强化污泥的活性VSS/SS为55%,体系的产气量和产氢量分别上升到6.90L/d和3.32L/d,是强化前的1.28和1.38倍,液相末端产物乙酸、乙醇、丙酸、丁酸的比例分别增多了25.5%、31.4%、22.4%、56.5%。第2次强化污泥的活性VSS/SS为56%,产气量和产氢量逐渐增多并稳定为12.52L/d和5.47L/d,氢气含量达到51.9%,乙酸和乙醇比例上升到77%左右,总挥发酸量达1977.323mg/L,并且在短期内形成了稳定的产氢体系。经过热预处理强化污泥的产氢量、产氢效率和液相末端产物量显著增多,并在较短的时间内形成稳定的乙醇型发酵产氢体系。在间歇培养中,通过转变底物种类和转变有机负荷的模式考察了生物制氢反应体系的稳定性。当底物浓度为3500mgCOD/L(糖蜜、红糖、),经过30h的发酵,最大产氢量及含量分别为2mL、8mL、2.4mL和0.015%、0.28%、0.18%,其中底物发酵18h后反应几乎停止产氢,氢气含量趋于零。总挥发酸量与产气量的变化走势相一致,其中赤糖发酵时的总挥发酸量最大为11083.29mg/mL,发酵时的总挥发酸量最小为10000mg/mL左右,反应的末端产物从乙酸和丙酸为主,其含量超过总液相末端产物的80%从上,发酵类型为丙酸型发酵。当底物的有机负荷在2500mgCOD/L～7000mgCOD/L发生变化时,体系的pH迅速降低,而ORP突然升高,总挥发酸量及产气量几乎趋于零。说明发酵微生物对底物有一定的选择性,不同的发酵底物引起的种间竞争不同,底物不利于发酵产氢。关键词：生物制氢论化污泥论文乙醇型发酵论文底物负荷论文
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Abstract5-10
1 绪论10-19

1.1 探讨背景10-11

1.2 生物制氢技术的运用前景11

1.3 生物制氢技术的主要探讨方向11-14

1.3.1 发酵法生物制氢技术12-14

1.3.2 光合法生物制氢技术14

1.4 发酵法生物制氢体系的工艺14

1.5 厌氧发酵生物制氢的产氢机理14-15

1.615-17

1.6.1 底物废水的组分15-17

1.7 本课题的来源、目的和作用与主要探讨内容17-19

1.7.1 课题来源17

1.7.2 探讨目的及作用17

1.7.3 主要探讨内容17-19

2 实验装置与办法19-24

2.1 实验装置19

2.

1.1 连续流反应装置19

2.

1.2 间歇式实验装置19

2.2 种泥19-20

2.3 实验废水20

2.4 分析检测的办法20-24

2.4.1 气相发酵产物分析20-21

2.4.2 液相发酵产论文导读：

物分析21

2.4.3 生物量的测定21

2.4.4 氧化还原电位(ORP)21-22

2.4.5 pH值22

2.4.6 水力停留时间(HRT)22

2.4.7 COD去除率22-24

3 连续流生物制氢体系的负荷冲击24-35

3.1 CSTR生物制氢反应器的运转特性24-28

3.

1.1 运转历程中有机负荷的提升模式24

3.

1.2 运转历程中液相末端产物的变化规律24-25

3.

1.3 运转历程中产气(氢)的变化规律25-26

3.

1.4 运转历程中pH值和ORP的变化规律26-27

3.

1.5 负荷变化对微生物生态变异性的影响27-28

3.2 CSTR生物制氢反应器的负荷冲击28-35
3.

2.1 底物变化对液相末端产物的影响28-29

3.

2.2 底物变化对产氢效能的影响29-30

3.

2.3 底物变化对化学需氧量(COD)去除率的影响30-31

3.

2.4 底物变化对pH和ORP的影响31-33

3.

2.5 底物变化对微生物生态变异性的影响33-34

3.

2.6 本章小结34-35

4 强化污泥对生物制氢体系负荷冲击的恢复意义35-44

4.1 厌氧发酵产氢污泥的强化35-37

4.

1.1 污泥驯化实验装置35-36

4.

1.2 接种污泥的预处理36-37

4.2 强化污泥对产气量及产氢量的影响37-39

4.3 强化污泥对液相末端产物的影响39

4.4 强化污泥对化学需氧量(COD)去除率的影响39-40

4.5 强化污泥对pH和ORP的影响40-41

4.6 强化污泥对微生物生态变异性的影响41-42

4.7 本章小结42-44

5 间歇培养中的负荷冲击44-53

5.1 产氢菌来源44

5.2 培养液组成44

5.3 底物种类对厌氧发酵的影响44-49

5.

3.1 不同底物产氢发酵的可行性分析45

5.

3.2 底物种类对液相末端产物的影响45-46

5.

3.3 底物种类对产气量及氢气含量的影响46-48

5.

3.4 底物种类对厌氧发酵生态因子的影响48

5.

3.5 底物种类变化对微生物生态变异性的影响48-49

5.4 底物浓度对厌氧发酵的影响49-53
5.

4.1 底物浓度变化对液相末端产物的影响49

5.

4.2 底物浓度变化对产气量及氢气含量的影响49

5.

4.3 底物浓度变化对厌氧发酵生态因子的影响49-51

5.

4.4 底物浓度变化对微生物生态变异性的影响51-52

5.

4.5 小结52-53

结论53-54
参考文献54-59
攻读学位期间发表的学术论文59-60
致谢60-61