cstr-uasb产氢产甲烷两相厌氧系统运行研究

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1、万方数据UniversityCode：10225RegisterCode：S14743DissertationfortheDegreeofMasterTheoperationalresearchoftwo—phase“CSTR-UASB’’anaerobicsystemforcoproductionofhydrogenandmethaneCandidate：Supervisor：AssociateSupervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Specialty：DateofOral

2、Examination：University：WangBingProf．LiYongfengMasterEnvironmentalScienceJane,2014NortheastForestry万方数据摘要随着经济科技的飞速发展，化石燃料的过度使用已经造成许多环境问题，寻求清洁绿色能源代替化石燃料己成为世界各国的能源战略政策。氢气以清洁无污染、可再生性等特点备受研究者关注。厌氧发酵生物制氢技术具有广阔的发展前景，但是过低的产氢效率是实现其工业化应用的主要障碍。然而，根据微生物特点发现生物制氢出水可以继续被

3、利用来产生甲烷，这样这样既可以降低有机废物对环境的危害，又可以利用有机废物同时回收氢气和甲烷来提高能源回收效率。本文以连续流槽式搅拌反应器(CSTR)为产酸相和上流式厌氧污泥床反应器(UASB)为产甲烷相建立两相厌氧系统来同步回收氢气和甲烷。实验首先确立产酸相和产甲烷相最佳运行条件，主要考察了可控参数水力停留时间(HRT)对系统的影响。研究表明：产酸相的最佳运行HRT条件为5h，获得产氢率及氢气含量分别为8．31(士O．11)mmolL“h．1和59．0(4-1．69)％；产甲烷相最佳运行HRT条件为18h

4、，获得产甲烷率及甲烷含量分别为2．14(士0．05)mmolL．1h‘1和75．5(士1．19)％。在产酸相和产甲烷相各自的最佳运行条件下建立两相厌氧系统回收氢气和甲烷，并研究了有机负荷(OLR)对系统能源回收效率的影响。研究发现：两相厌氧系统的最大能源回收率(gCOD／gCOD)在有机负荷16gCODL。d。下获得，为73．1％，此时大约有16．6％和56．5％的COD量分别以氢气和甲烷的形式释放。与单相厌氧系统相比，两相厌氧系统可以大大提高能源回收率。另外，在不同的有机负荷下，两相厌氧系统都表现出了较强

5、的有机物去除能力。尽管在24gCODL—d-1的有机负荷下系统COD去除率最高，但从能源回收角度看，有机负荷16gCODL．1d一是最适合本两相厌氧系统运行的。实验数据表明两相厌氧系统是废水处理与能源回收的有效结合，但对此尤其是产酸相值得更多深入的研究，因为较低的产氢效率使此工艺仍有很大的研究空间来提高系统能源回收率。关键词氢气；甲烷：两相厌氧系统；能源回收率；万方数据AbstractWiththerapiddevelopmentofeconomicandtechnology,theoveruseoffos

6、silfuelshascausedmanyenvironmentalproblems．Ithasbecometheenergystrategypolicyallovertheworldtoseekcleanenergyinsteadoffossilfuels．Hydrogenhasattractedagreatdealofattentionsofresearchersduetoitsinterestssuchasenvironmentalkindnessandrenewable．Anaerobicferme

7、ntationbiologicalhydrogenproductionhasboarddevelopmentrespects，butlowproductionefficiencyisthemajorobstaclewhichlimitsitsindustrialapplication．However，accordingtothecharacteristicsofmicroorganisms,theeffluentsfrombiologicalhydrogenproductioncancontinuetobe

8、usedtoproducemethaRe．Thiscallbothreducetheenvironmentaldamageoforganicwasteandrecoversimultaneouslyhydrogenandmethanetoimproveenergyrecoveryefficiency．Inthisstudy,atwo-phaseanaerobicsystemcomposedofcontinuous