论文部分内容阅读
氢气作为一种清洁的能源载体,是未来有潜力的替代燃料。利用微生物转化有机废水产氢具有节约能源和环境友好的优点。增强产氢效率,降低运行成本是是实现微生物发酵产氢工业化的关键所在。本文通过对厌氧污泥进行前处理,构建最佳的产氢微生物群落,增强厌氧发酵产氢效率。以实现有机废水的资源化为目的,主要的研究内容如下：(1)产氢微生物的富集以厌氧污泥作为接种污泥,运用不同方式的前处理抑制产甲烷菌活性以富集产氢细菌,分析其对厌氧发酵产氢以及微生物群落多样性的影响。结果表明氯仿和酸预处理均可获得最适厌氧发酵产氢微生物群落。(2)啤酒废水产氢条件的优化采用单因素设计,研究了温度、pH、COD浓度对啤酒废水厌氧发酵产氢的影响。运用响应曲面方法对产氢条件进行了优化,结果表明温度34.6-35.5℃,pH5.45-6.46和COD7.25-9.75g·L-1,有利于啤酒废水厌氧发酵产氢。(3)乙醇型发酵产氢颗粒污泥的形成在间歇实验的基础上,启动上流式厌氧污泥床(upflow anaerobic sludge bed, UASB)反应器连续流厌氧发酵产氢；分析UASB运行过程中微生物群落多样性的变化,探讨UASB发酵产氢的稳定运行参数,为实际废水的连续流厌氧发酵产氢提供理论指导。在接种污泥条件为VSS/TSS=0.89,反应温度为35±1℃,pH为4.0,HRT为10h的条件下,能够实现UASB反应器连续流乙醇型发酵生物产氢的稳定运行,具有较强的抗冲击负荷的能力。在VLR为12kg·(m3·d)-1与16.8kg·(m3·d)-1条件下,产氢速率和乙醇浓度达到分别最大,为2.89m3-(m3·d)-’和2840mg·L-1。UASB运行过程微生物群落多样性不断变化,厌氧产氢颗粒污泥逐渐形成,其结构密实,微生物组成以杆菌为主,是UASB反应器耐有机负荷冲击与高效产氢的关键。稳定期时产氢系统内微生物多样性保持稳定,标志成熟颗粒污泥的形成。