浅议cstr生物制氢反应器的快速启动及运行特性的研究

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1、万方数据Univers!tyCode：10225RegisterCode：09405DissertationfortheDegreeofMasterStudyonstart—upandoperationalparametersofbiohydrogenproductioninCSTRreactorCandidate：Supervisor：AssociateSupervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Speciality：DateofOralExamination：University：HanWelProf．Li

2、YongfengMasterofengineeringEnvironmentalScience2009．6NortheastForestryUniversity万方数据摘要氢能由于其清洁、高效等突出的优点而在能源界倍受青睐，生物制氢技术具有不消耗矿物资源和低成本等许多优点，是一项符合可持续发展战略的新技术。在生物制氢技术中，发酵法生物制氢因其稳定性好、产氢能力高而优于光合法生物制氢。发酵法生物制氢中常见的发酵类型包括：丁酸型发酵、丙酸型发酵和乙醇型发酵。乙醇型发酵以乙醇和乙酸为主要末端发酵产物，产气量和氢气含量都高于其他产酸发酵类型，而且

3、其运行稳定性比较高，所以乙醇型发酵是发酵法生物制氢的最佳发酵类型。本文通过连续流生物制氢反应器(CSTR)的运行，在理论分析的基础上，对产氢活性污泥的驯化以及发酵生物制氢法最佳发酵类型——乙醇型发酵的快速启动的工程控制对策及其适直的工程控制参数进行了探讨，并以提高有机负荷的方式考察了系统的稳定性。研究表明，经过预处理的污泥产氢量明显高于未经任何预处理的污泥产氢量。本文以糖蜜废水为底物，控制COD进水质量浓度为10000mg／L、温度控制在35℃左右，采用了具有较低工业化应用成本的曝气预处理方式，间歇曝气培养2周后，VSS为17．74∥L，

4、污泥活性VSS／SS为63．72％，可作为厌氧发酵生物制氢的接种污泥，且具有较高的产氢能力。‘生物制氢反应器的启动，可通过有机负荷(OLR)控制为主，以pH值监测和调节为辅助的手段能够获得预期的目的发酵类型。当在污泥接种量(以VSS计)为17．74∥L，温度为(354-1)℃，HRT为6h，启动初期的有机负荷控制为16kgCOD／m3．d左右时，系统启动初期的pH值能够迅速下降到4．0以下，调节有机负荷到8kgCOD／m3．d时，反应系统的pH值能够稳定在4．O~4．5之间，这时更容易形成乙醇型发酵。反应器在运行12d后，系统达到相对稳定

5、状态。此时，产气量为3L／d，发酵产气中氢气浓度为75．77％。液相末端发酵产物主要为乙醇、乙酸，实现了生物制氢法乙醇型发酵的快速启动。生物制氢发应器启动初期的有机负荷不易过高，否则会造成反应系统的“过酸状态”，导致反应器启动过程的失败。本文在生物制氢反应器达到乙醇型发酵的基础上，采用提高有机负荷的方式考察了生物制氢反应系统的稳定性。反应器的控制条件为：温度为(35+1)℃，HRT为6h，当有机负荷由8kgCOD／m3．d提高到24kgCOD／m3．d后，反应系统可在9d内重新达到稳定运行状态，其COD去除率和产气量由8％和3L／d提高到

6、20％和12L／d，发酵气中氢气体积分数为67％。作为乙醇型发酵目的产物的乙醇和乙酸含量，在液相末端发酵产物总量中的质量百分比为83％左右，其中乙醇的质量百分比达至1]54．79％～59．74％，可见厌氧活性污泥发酵产氢系统始终维持了乙醇型发酵的特征。关键词生物制氢：乙醇型发酵；快速启动；污泥驯化；有机负荷万方数据AbstractEnergy舶mhydrogeniswidelyappreciatedintheenergyfieldbecauseofitsprominentadv撇geofcleannessandhighefficiency

7、etc．ThetechnologyofbiohydrogenproductionhaSmanvadvantagessuchasnotconsumingfossilresource，lowcostandSOon·It1sanewtechn0109yWhichaccordswiththesgategyofcontinuousdevelopment-AmongthewaYsofbiohydrogenproduction，biohydrogenproductionfromfermentationismoreprominentm8nbiohydro

8、genproductionfromphotosynthesisbecauseofitsbetterstabilityandabilityofhvdrogenproduction．Therefo