EGSB生物制氫反應(yīng)器啟動及運行特性研究.pdf

1、生物制氫技術(shù)為解決當(dāng)今社會的能源危機和環(huán)境問題開辟了一條嶄新的途徑。發(fā)酵法生物制氫技術(shù)具有能源回收和凈化環(huán)境的雙重功效，已成為國際社會的研究熱點。而開發(fā)和研制連續(xù)流高效新型生物制氫反應(yīng)器是實現(xiàn)發(fā)酵法生物制氫技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的有效途徑之一。本研究根據(jù)兩相厭氧生物處理和生物制氫技術(shù)的前期研究成果，以自行開發(fā)的EGSB生物制氫反應(yīng)器為研究對象，以糖蜜廢水為基質(zhì)，結(jié)合對微生物相的觀察，深入探討了影響反應(yīng)器啟動的因素和反應(yīng)器的運行特性。 在對E

2、GSB生物制氫反應(yīng)器的啟動方面，研究了不同容積負(fù)荷下啟動對發(fā)酵類型形成及啟動的穩(wěn)定性的影響。對啟動容積負(fù)荷分別為4kg/m3·d、8kg/m3·d、12kg/m3·d時，EGSB生物制氫反應(yīng)器的啟動過程進行了分析。啟動容積負(fù)荷為4kg/m3·d和8kg/m3·d的2個反應(yīng)器分別在第32d和第15d實現(xiàn)了成功啟動，容積負(fù)荷為12kg/m3·d的反應(yīng)器由于其啟動容積負(fù)荷過高導(dǎo)致啟動失敗，所以不適宜作為EGSB生物制氫反應(yīng)器的啟動負(fù)荷。啟動容

3、積負(fù)荷為8kg/m3·d優(yōu)于啟動容積負(fù)荷為4kg/m3·d的反應(yīng)器；前者的啟動時間比后者縮短了53.1％；啟動末期時，前者的平均產(chǎn)氫能力是后者的1.58倍。得出EGSB生物制氫反應(yīng)器的最佳啟動負(fù)荷為8kg/m3·d。還研究了分別對接種污泥加熱預(yù)處理和曝氣預(yù)處理的啟動試驗，并與接種污泥未作預(yù)處理的啟動試驗做了對比分析，以容積負(fù)荷為8kg/m3·d啟動，并采取同樣的控制措施，使啟動末期的容積負(fù)荷達到24kg/m3·d時，經(jīng)過適當(dāng)預(yù)處理的活性

4、污泥接種至生物制氫反應(yīng)器有利于反應(yīng)器的高效啟動，在啟動末期各項指標(biāo)均優(yōu)于污泥未作預(yù)處理的對照反應(yīng)器。試驗表明2種預(yù)處理方法在小試研究中，在技術(shù)上均可行；考慮到生物制氫的工業(yè)化應(yīng)用成本及可操作性，加熱預(yù)處理的可操作性差，接種污泥曝氣預(yù)處理更具有競爭性，所以推薦應(yīng)用曝氣預(yù)處理方法對接種污泥進行預(yù)處理。 為使EGSB生物制氫反應(yīng)器高效運行和產(chǎn)氫，本試驗條件下得到的容積負(fù)荷控制范圍為24kg/m3·d～96kg/m3·d；EGSB生物制

5、氫反應(yīng)器在系統(tǒng)容積負(fù)荷為95kg/m3·d時，獲得了8.43L/L·d的最大產(chǎn)氫速率，此時發(fā)酵氣中的氫氣含量為52.6％；通過對EGSB生物制氫反應(yīng)器運行過程中，HRT對產(chǎn)氫效能的影響研究得出，EGSB生物制氫反應(yīng)器最佳HRT為2h。 綜合對反應(yīng)器各運行工藝參數(shù)的分析，得到EGSB生物制氫反應(yīng)器最佳工藝運行條件：反應(yīng)器的運行溫度35.0±1.0℃；膨脹率控制在10～15％；進水COD=8000mg/L；反應(yīng)器的運行HRT=2h；