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生物制氢技术是利用生物质或高浓度有机废水制取氢气,其对新能源的开发、及环境净化有重要的意义。利用有机废水为底物发酵制氢,实质是在产氢产酸细菌的作用下将有机物质分解为有机酸,同时产生H2和CO2的过程。若将产氢和产甲烷过程偶联,不但可以使废水中的有机物降解更加彻底还可以产生两种清洁能源。 本试验采用两个自制的EGSB反应器,厌氧颗粒污泥为接种污泥,以自配糖蜜废水和实际啤酒废水为底物,实现联合厌氧产氢产甲烷的研究。 实验结果表明: (1)以糖蜜废水为底物启动一号反应器,温度控制在35℃,进水pH维持在5.5~6之间,HRT(水力停留时间)从12.2h降至2.03h,进水COD浓度变化范围为2000mg/L~10000mg/L。反应器运行到第16天后开始产气。当负荷为70.81 kg COD/(m3·d)时运行效果最好,产气量达到121.41L/d,其中氢气含量为56.7％,COD去除率为40.89%。产氢过程中,出水pH基本保持在3.5~4.6范围之间,碱度维持在3.21mmol/L~4.19mmol/L之间。启动过程先后经历了混合型发酵、丁酸型发酵、乙醇型发酵。 (2)在COD浓度为10000mg/L,研究HRT对糖蜜废水厌氧产氢的影响,当HRT为4h时,反应器运行效果达到最佳状态。COD去除率为43.4%,产气量为103.68L/d,氢气含量为52.69%。 (3)实验考察4种不同的 COD/N对糖蜜废水产氢过程的影响,当 COD/N为20时,微生物活性受抑制,产氢几乎为零,PH高于5.5。产气效果较好时COD/N为40,此时反应的产气代谢能力最强,COD去除率为33.23%,氢气产量为55.9L/d。 (4)以糖蜜废水产氢发酵液为底物,采用2号反应器,温度控制在35±1℃,HRT为6.1h,进水pH调节为7.0±0.2,容积负荷变化范围为8.52 kg COD/(m3·d)~32.17 kg COD/(m3·d)。容积负荷为19.32kgCOD/(m3·d)时,产气量最大,产气量为43.61L/d,甲烷含量为56.8%,COD去除率最大为74.91%。 (5)1号反应器运行稳定后,以啤酒废水代替糖蜜废水为底物,水力停留时间为4.06h,进水COD浓度变化范围5000 mg/L~10000mg/L。容积负荷为53.18kgCOD/(m3·d)时,运行效果最好,此时 COD去除率达到33.95%。产气量达到127.50L/d。氢气含量为42.41%。 (6)利用啤酒废水产氢发酵液产甲烷特性,当容积负荷21.41 kgCOD/m3·d时,COD去除率最高,达到66.84%。pH稳定在6.5左右,出水VFA在540mg/L~885.6 mg/L。 (7)产氢和产甲烷启动过程中,污泥颗粒化程度很高,VSS/SS最高为0.78,污泥沉降性能良好。启动末期粒径大于1.6mm的颗粒污泥占主导地位。