水葫芦 水稻秸秆 活性污泥=氢气的能源转化探究

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1、“水葫芦+水稻秸秆+活性污泥=氢气”的能源转化途径研究——生物制氢法在新能源开发的应用摘要随着经济建设的飞速发展,能源短缺已成为世界各国关注的焦点。发掘新能源或替代能源,将是未来解决能源问题的一个必然方向。而氢气作为新能源中的优质绿色能源，它的开发和利用技术已成为科学研究中的热点课题。生物制氢技术因其具有清洁,节能和不消耗矿物资源等许多突出优点而备受世人关注。本文定位于利用生物发酵法，对水葫芦、水稻秸秆、活性污泥这三种当前难以有效处理的“废物”进行资源化利用，进而实现变废为宝，利用新能源的深度探究。关键词生物发酵制氢；水葫芦；水稻秸秆；厌氧活性污泥；氢气；新能源;资源化；18Abstract

2、Astheeconomydevelops,everycountryintheworldconcernsmoreaboutenergyshortage.Developingneworalternativeenergyhasbecomeatendencyofsolvingtheenergyproblem.Asagreenandofhighqualitynewenergy,hydrogenwillbeexploitedmoreinscientificresearch.Thebio-hydrogenproductiontechnologycallsformoreandmorepeople’satte

3、ntionbecauseofitsclean,energysavingcharacteristics.Thisdissertationfocusesonconvertingwaterhyacinthplants,ricestrawandactivatedsludgetohydrogenusingbiologicalfermentationprocessmethod.Thismethodcanhelpsolvingthepollutionproblemandturningwasteintoresources.Keywords：Biologicalfermentationprocess;Wate

4、rhyacinthplants;Ricestraw;Activatedsludge;Hydrogen;Resource;Newenergy18目录摘要II关键词：IIAbstractIIIKeywords：III1、研究概况11.1研究课题的提出11.2研究背景31.3研究意义41.3.1对于自然环境的意义41.3.2对于人类社会的意义52、研究设想52.1可能遇到的问题52.2.1产氢的持续性、稳定性如何确保52.2.2高效产氢细菌如何获得62.2.3发酵条件如何选择62.2解决方案初步设想63、研究方案63.1基本思路63.1.1制氢技术的选择73.1.2制氢菌源的选择73.1.3产氢细

5、菌培养方式的选择83.1.4制氢菌生长底料的选择93.1.5反应器的选择93.2基本原理103.3具体措施113.3.1水葫芦的收集和处理113.3.2水稻秸秆的收集和处理123.3.3活性污泥的收集和处理123.3.4产氢发酵细菌的筛选133.3.5产氢发酵细菌的培养133.3.6氢气的导出和收集144、推进时间与人员安排145、预期目标165.1获得高效产氢细菌165.2资源化处理水葫芦和水稻秸秆165.3实现连续获得高纯度氢气166、经费预算167、参考文献16181、研究概况1.1研究课题的提出本研究课题的主要内容是利用活性污泥提供生物制氢菌源，利用水葫芦和水稻秸秆作为微生物发酵的底

6、料，通过生物发酵法进行清洁能源——氢气的生产，从而实现废物的资源化处理，实现新能源的开发利用。本研究课题的提出，是通过对以下几个方面的综合考虑，尽可能将有价值的资源进行充分整合：第一、生物制氢意义重大早在19世纪,人们就已经认识到细菌和藻类具有产生分子氢的特性。20世纪70年代的石油危机使各国政府和科学家意识到急需寻求替代能源，生物制氢第一次被认为具有实用的可能。自此，人们才从获取氢能的角度开展各种生物氢来源和产氢技术的研究。当今世界所面临的能源与环境的双重压力,使生物制氢研究再度兴起。各种现代生物技术在生物制氢领域的应用，大大推进了生物制氢技术的发展。常规的制氢方法主要有化石燃料法和水电解

7、法。前者会消耗大量的化石燃料，并产生大量的污染。后者虽然原料可以再生，但需要消耗大量的能力。相比之下，微生物法制取氢气具有其独特的优势。当前微生物制氢主要有两个研究方向：光合法和发酵法。其中发酵法制氢具有产氢能力高、无需光源、发酵底料来源广等优点。除了简单的葡萄糖外，富含纤维素和半纤维素等复杂大分子的生物质经过预处理后都可以作为微生物发酵的底料。由于生物质能直接来自太阳能，具有可再生和无污染等优点，因此生物发