废水中产生能源和燃料模板课件.ppt

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1、废水中产生能源和燃料小组成员：李进、张博能源危机的加深和环境问题的恶化迫使人们加快了寻求“绿色”可再生能源的步伐。在此过程中，越来越多的科学家把目光投向了拥有庞大家族的微生物和蕴含巨大能量的废水。厌氧发酵制沼气、厌氧发酵制氢和微生物燃料电池，是利用生物技术从废(污)水中回收生物质能源三种主要方式，因具有十分可观的能源和环境效益和广阔的发展前景而成为近年来研究的热点。废水养藻类,藻类提油用于燃料，废水高温湿法氧化,产生的活性污泥用于垃圾处理也被采用来从废水中产生能源和燃料。废水中产生能源和燃料01废(污)水厌氧发酵制沼气02发酵生物制氢技术03微生物燃料电池技术

2、（MFC）废水中回收能源的方法：04其他技术1、废(污)水厌氧发酵制沼气作为废(污)水厌氧处理和污泥厌氧消化过程的副产物，沼气是一种极具使用价值的“绿色”可再生能源。沼气沼气能源的有效利用对沼气能源的利用主要是通过能量转换将其变成生产过程所需的热能与电能如表l所示，实现沼气高效利用的原则是“就地利用”与“热电联用”。LiWeieta1．PowerandheatgenerationbymethaneinGaobeidianWastewaterTreat—mentPlant[J]．Water&WastewaterEngineering．2003，29(12)：17

3、-20．1.1废(污)水厌氧发酵制沼机理目前为止，对厌氧发酵制取沼气技术机理的研究比较成熟。沼气发酵的过程，实际上是微生物的物质代谢和能量转换过程，在分解代谢过程中微生物获得能量和物质，以满足自身生长繁殖，同时大部分物质转化为甲烷和二氧化碳。其基本过程通常可分为液化、产酸、产甲烷3个阶段，前2个阶段合称为不产甲烷阶段，不过目前比较权威的是把沼气发酵理论分为2阶段厌氧发酵理论和3阶段厌氧发酵理论。复杂的可降解颗粒物蛋白质和碳水化合物脂肪氨基酸和单糖长链脂肪酸挥发性有机酸（丙酮酸和丁酸等）乙酸氢甲烷1234567水解发酵厌氧氧化2/31/3废(污)水厌氧发酵制沼气

4、机理废(污)水厌氧发酵制沼气动态过程01废(污)水厌氧发酵制沼气02发酵生物制氢技术03微生物燃料电池技术（MFC）废水中回收能源的方法：04其他技术2废水厌氧发酵制氢气氢气素有清洁能源之称，其能量密度高(是普通汽油的3倍)，是一种十分理想的载能体，目前特别是氢燃料电池，其高效性带来的良好经济前景和环保优势，极大地促进了人们对氢能的广泛重视。利用工农业有机废水厌氧发酵制氢，具有效率高，能耗低，污染少，成本低等优点，可同时实现产能和除废的双重目的，是最具发展潜力的制氢方法之一。2.1废水发酵生物制氢机理根据末端发酵产物的组成，将产氢发酵机理分为三类：丁酸型、丙酸

5、型和乙醇型发酵。YahGui-huan，SunLi，XuMin，eta1．Comparisononseveralmethodsofhydrogenproductionfrombiomass[J]．EnergyEngineering，2004，(4)2.1废水发酵生物制氢机理在各产氢机理中，H2形成的方式主要有两种：一是丙酮酸脱氢系统，在丙酮酸脱羧脱氢生成乙酰的过程中，脱下的氢经铁氧还原蛋白的传递作用而释放出分子氢。二是NADH／NAD平衡调节产氢，当有过量还原力形成时，以质子作为电子沉池而形成氢气。2.2发酵制氢的二种技术在利用废水厌氧发酵制氢方面，目前国内外

6、研究较多的技术有二种：(1)固定化的纯菌种发酵技术；(2)非固定化的混合菌种(活性污泥)发酵技术WangJi—hua.Theresearchprogressandapplicationprospectofbiohydrogenproductiontechnology[J]ResearchofEnvironmentalSciences，2005，18(4)：129-135．2.2发酵制氢的二种技术从表3中我们可以看出：活性污泥法发酵制氢技术更具有工业化应用的潜力。然而，为进一步提高系统产氢能力，充分利用实际有机废水中多种复杂的有机物，应将两类技术结合起来。2.3

7、废水发酵制氢技术的应用展望废水的选择：由机理可知，无论是乙醇型还是丁酸型发酵，参与相应发酵类型的细菌均偏爱碳水化合物类底物。而国内外相关实验所用底物大多数亦集中在糖和淀粉上，包括糖厂和淀粉厂的高浓度有机废水。LiuMin采用CSTR研究利用糖蜜废水、淀粉废水与牛奶废水生物制氢，并结合产氢理论讨论了碳水化合物(糖类)、脂类和蛋白质类有机物用于厌氧发酵制氢工业化生产的可行性。研究证明，碳水化合物是目前技术条件下最具有可能性的原材料，后两类物质虽然在理论上可行，但作为产氢底物是不合适的。LiuMin，Anaerobicfermenta—tionbiohydrogen

8、productionfrommolas