高濃度有機廢水厭氧發(fā)酵連續(xù)產(chǎn)氫產(chǎn)甲烷的試驗研究

【摘要】： 生物制氫技術(shù)就是利用高濃度有機廢水或其他生物質(zhì)制取氫氣,反應(yīng)條件溫和,具有開發(fā)新能源、節(jié)省能量消耗及凈化環(huán)境的重要意義。利用高濃度有機廢水進行生物制氫,實質(zhì)是產(chǎn)氫產(chǎn)酸發(fā)酵細菌將有機物質(zhì)分解為有機酸(乙酸、丁酸等)和乙醇等產(chǎn)物,同時釋放出發(fā)酵氣體H2和CO2的過程。將生物法制氫和制甲烷兩個過程偶聯(lián),不僅可以最大限度的提高原料利用率和生物質(zhì)能產(chǎn)率,而且為揭示各微生物厭氧消化各階段的關(guān)聯(lián)提供了契機。 本研究利用厭氧顆粒污泥作為接種污泥,通過不同方式的預(yù)處理來抑制產(chǎn)甲烷菌,從而使厭氧消化過程停留在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段。實驗中還考察了顆粒污泥在模擬葡萄糖廢水中的發(fā)酵產(chǎn)氫的能力及初始pH、發(fā)酵溫度、廢水碳氮比以及微量元素濃度變化對生物制氫氫氣濃度和累積產(chǎn)氫量的影響。在產(chǎn)氫發(fā)酵液中接種未經(jīng)處理的厭氧顆粒污泥從而使產(chǎn)甲烷菌利用產(chǎn)氫發(fā)酵液進行產(chǎn)甲烷活動。通過間歇實驗,考察了有機廢水產(chǎn)氫產(chǎn)甲烷的最佳工藝條件,并與有機廢水單獨厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷進行比較,取得了有意義的結(jié)果。實驗結(jié)果表明:1.經(jīng)過四種預(yù)處理的比較,顆粒污泥產(chǎn)氫發(fā)酵的產(chǎn)氣量和氫氣含量的大小關(guān)系均為:微波處理堿處理熱處理氯仿處理未處理; 2.顆粒污泥產(chǎn)氫的最佳預(yù)處理方式是微波處理,微波處理時間為5 min時產(chǎn)氣量和氫氣含量分別為118 mL/g·glucose和39.80 %,產(chǎn)氣量較未處理的對照組有所下降,但氫氣含量有了很大提高,是未處理對照組的14.5倍;發(fā)酵液COD為6605.4 mg /L,去除率37.05%,有利于后續(xù)的產(chǎn)甲烷過程研究; 3.顆粒污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫的最佳pH為5.5,污泥最佳接種量為500 mL廢水中接種150 g顆粒污泥,反應(yīng)溫度控制在35℃為宜,廢水中COD:N:P在200:5:1時產(chǎn)氫效果最好。 4.連續(xù)產(chǎn)氫產(chǎn)甲烷過程不但能產(chǎn)生氫氣,而且產(chǎn)生的甲烷比單獨產(chǎn)甲烷過程多,氣體產(chǎn)生量是單獨產(chǎn)甲烷過程的2.36倍,氣體有效組分比單獨產(chǎn)甲烷過程高14%; 5.添加金屬離子對產(chǎn)氫、產(chǎn)甲烷過程均有一定的促進的作用,對產(chǎn)氫有利的離子濃度是Fe2+ 0.50 mg/L、Ni2+ 1.0 mg/L、Mg2+ 0.50 mg/L,而金屬離子對產(chǎn)甲烷影響的程度大小為:FeCoNi。 【關(guān)鍵詞】：氫氣 甲烷 厭氧發(fā)酵 有機廢水
【學位授予單位】：江南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 緒論7-18
• 1.1 選題背景7-8
• 1.2 厭氧發(fā)酵連續(xù)產(chǎn)氫產(chǎn)甲烷研究進展8-16
• 1.2.1 厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫及其研究進展8-9
• 1.2.2 厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫理論及產(chǎn)氫發(fā)酵類型9-14
• 1.2.3 發(fā)酵產(chǎn)氫影響因素14-16
• 1.2.4 產(chǎn)氫產(chǎn)甲烷研究現(xiàn)狀16
• 1.3 本論文的研究意義、研究目標和研究內(nèi)容16-18
• 1.3.1 研究意義16-17
• 1.3.2 研究目標17
• 1.3.3 研究內(nèi)容17-18
• 第二章 不同預(yù)處理方式對顆粒污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫的影響18-31
• 2.1 前言18
• 2.2 材料和方法18-21
• 2.2.1 實驗裝置18-19
• 2.2.2 實驗材料19
• 2.2.3 實驗方法19-20
• 2.2.4 分析項目20-21
• 2.3 結(jié)果與討論21-30
• 2.3.1 不同pH 對顆粒污泥產(chǎn)氫的影響21
• 2.3.2 熱處理對顆粒污泥產(chǎn)氫的影響21-23
• 2.3.3 微波處理對顆粒污泥產(chǎn)氫的影響23-25
• 2.3.4 BES 對顆粒污泥產(chǎn)氫的影響25-26
• 2.3.5 氯仿處理對顆粒污泥產(chǎn)氫的影響26
• 2.3.6 不同預(yù)處理方式在最佳條件下顆粒污泥產(chǎn)氫的比較26-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 有機廢水厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫條件優(yōu)化31-37
• 3.1 前言31
• 3.2 材料和方法31-32
• 3.2.1 實驗裝置31
• 3.2.2 實驗材料31
• 3.2.3 實驗方法31-32
• 3.2.4 分析項目32
• 3.3 結(jié)果與討論32-36
• 3.3.1 碳氮比對顆粒污泥產(chǎn)氫的影響32-33
• 3.3.2 接種量對顆粒污泥產(chǎn)氫的影響33-34
• 3.3.3 溫度對顆粒污泥產(chǎn)氫的影響34
• 3.3.4 金屬離子對顆粒污泥產(chǎn)氫的影響34-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第四章 有機廢水厭氧發(fā)酵連續(xù)產(chǎn)氫產(chǎn)甲烷研究37-41
• 4.1 前言37
• 4.2 材料和方法37-38
• 4.2.1 實驗裝置37
• 4.2.2 實驗材料37
• 4.2.3 實驗方法37
• 4.2.4 分析項目37-38
• 4.3 結(jié)果與討論38-40
• 4.3.1 pH 對產(chǎn)氫發(fā)酵液產(chǎn)甲烷的影響38-39
• 4.3.2 金屬離子對產(chǎn)氫發(fā)酵液產(chǎn)甲烷的影響39
• 4.3.3 與單獨產(chǎn)甲烷的比較39-40
• 4.4 本章小結(jié)40-41
• 第五章 結(jié)論和展望41-42
• 5.1 本論文的主要結(jié)論41
• 5.2 展望41-42
• 致謝42-43
• 參考文獻43-47
• 附錄：作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文47

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