有机废水制取氢气及cod 的去除

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1、屈冉等：有机废水制取氢气及COD的去除1393有机废水制取氢气及COD的去除屈冉1，2，3，李俊生1*，孙振钧2，刘雪连2，郑小雨21.中国环境科学研究院，北京100012；2.中国农业大学资源与环境学院，北京100094；3.北京师范大学水科学研究院，北京100875摘要：针对当前能源紧缺以及有机废水治理和回收再利用的需求，采用驯化的河底污泥发酵模拟有机废水，研究了不同有机废水制取氢气和去除有机物的效果。结果表明：在相同条件下，糖源质量浓度均为1.67g·L-1、废水体积为300mL、pH=5.

2、5、θ=40℃时，糖源为葡萄糖、蔗糖和淀粉的三种有机废水总产氢气量分别是309.36mL，318.18mL，8.20mL，含蔗糖的废水总产氢气量最高。含蔗糖和葡萄糖的废水COD去除率分别是78.00%和76.92%，而含淀粉的废水COD去除率仅为55%。此外，废水产氢规律与从污泥里筛选出的产氢菌生长曲线有密切的关系。厌氧发酵产氢是一个复杂的过程,它受底物种类、底物浓度、pH值和温度等因素的影响。用驯化的污泥来发酵含糖浓度较高的有机废水，不仅可以收集到大量的生物质能氢气，而且一定程度上缓解了有机废水

3、污染环境的问题。关键词：有机废水；生物产氢；产氢菌；COD中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1672-2175（2008）04-1390-04屈冉等：有机废水制取氢气及COD的去除1393对于那些易于生物降解的有机废水，如来自食品工业废水、城市生活污水、畜禽粪便废水等，它们含有大量未被利用的碳水化合物、蛋白质和脂类。因此，可利用厌氧微生物在糖酵解生物化学过程中，通过新陈代谢获释放出的氢气的原理，发酵这些含有大量有机质的废水来制取氢气，从而达到变废为宝、获取生物质能的效果[1,2,3]。氢

4、气燃烧后的产物是水，无二次污染，是一种可持续再生能源。另一方面，废水中的有机物经过微生物作用之后得以降解[4]。利用高浓度有机废水处理工艺制取氢气，是把污水处理和开发新能源结合起来的一项新技术，正越来越引起人们的广泛关注[5,6]。一些学者通过菌种包埋和在试管内纯菌种培养的方法制得了氢气[7]。虽然产生氢气的纯菌株能够制取大量的氢气，但是这种方法操作繁琐、成本高。本课题采用河底污泥厌氧菌发酵有机废水制氢，探索出简单易行的制氢方法，同时使废水得到净化处理。因而，本研究对于废水产氢具有指引作用，具有重

5、要的现实意义。1材料和方法1.1实验材料取自北京小清河底部的污泥，经过初步筛选除去树叶和泥砂等杂质，立即放入具塞塑料桶内，在室温（20～30℃）驯化3～5d。驯化后的污泥性质：全氮含量4.08g·kg-1，有机碳含量1.03％，pH=7.6±0.1，黑色，有臭味。1.2实验设计和方法1.2.1实验设计试验中污泥质量浓度是0.67g·L-1；模拟有机废水所用的基质分别是葡萄糖、蔗糖、淀粉，三者质量浓度均是1.67g·L-1；模拟有机废水的营养成分(g·L-1)：NaCl，1.0；MgSO4·7H2O

6、，0.2；K2HPO4·3H2O，0.652；KH2PO4，0.5；FeSO4·7H2O，0.01；CaCl2·2H2O，0.04。先称取100g污泥于500mL的发酵瓶，将体积均为300mL、含三种不同糖源的模拟有机废水分装于发酵瓶中，每个处理4个重复。1.2.2实验方法采用排水法收集气体[8]；凯氏定氮法测定氮[9]；重铬酸钾法测定COD（GB11914-89）[9]；722型分光光度计测细菌OD值[10]。（1）H2标准曲线的制作（图1）：气体成分采用HP-4890气相色谱仪(北京北分惠利仪

7、器公司)；H2、CO2和CH4甲烷含量用气相色谱法测定，使用热导检测器(TCD)，PorapakQ1.83m不锈钢柱(80/100目)。柱温80℃，气化室和检测室温度均为100℃，N2为载气，流量20mL·min-1。用面积外标法定量。（2）产氢菌落的筛选：将筛选出来的4株产气细菌，分别接种到装有RCM液体培养基的锥形瓶，在摇床里于37℃，180r/min的转速下培养，不接种的培养基做空白对照。前8h每1h取3mL菌液，测菌液吸光度值，后来由于菌落达到指数生长期，吸光度值超过1.000时，需要稀释

8、菌液。然后绘制菌落生长曲线。屈冉等：有机废水制取氢气及COD的去除1393图1H2标准曲线Fig.1Standardcurveofhydrogen2结果与分析2.1不同种类的废水产气速率变化和产气量由图2可以看出，产气速率随反应时间的变化而变化，呈现缓慢上升－急剧上升－急剧下降－持续产气的峰式趋势。含葡萄糖的废水在发酵8h之后就已经产气，最高产气速率是348.67mL·h-1；含蔗糖的废水在9h后开始产气，最高速率为603.67mL·h-1；而含淀粉的废水在19h后产气。在厌氧发酵