厌氧发酵生物制氢影响因素研究.doc

沈阳建筑大学
硕士学位论文
厌氧发酵生物制氢影响因素的研究
姓名:黄莹
申请学位级别:硕士
专业:环境工程
指导教师:刘旭东
2011-01
硕士研究生学位论文

摘

要

I
摘要
在开发新能源的领域中,氢气以环保无污染的特性被认为是理想的新能源。制取氢气
的方法多种多样,在众多的物理、化学、生物制氢法中,以混合菌种(厌氧活性污泥)为
接种微生物的发酵法生物制氢最受科学界的关注。此种方法发展前景广阔,很有潜力达到
工业化大规模生产。目前微生物厌氧发酵法生物制氢存在的主要问题是产氢率不高,产氢
不连续。污泥预处理可以改善其产氢性能,污泥预处理的方法,对于快速启动生物制氢反
应器、缩短发酵时间,提高反应设备的产氢能力和增强产氢过程稳定性,均具有重要的影
响。
本实验以污水处理厂的厌氧污泥为接种微生物进行厌氧发酵生物制氢,采用批式试
验,为了提高产氢性能从两方面研究,一方面通过对污泥进行 5 种预处理实验选出其中效
果较好的三种预处理方法,确定其最佳控制参数。另一方面对生态因子进行考察,在 pH
值、COD 浓度、碳氮质量比、温度方面研究对产氢性能的影响。
研究结果表明:
(1)本实验比较 5 种污泥预处理方法其中酸处理、碱处理、热处理方法造价低,效
果理想适合大规模工业化生产。
(2)预处理实验所用的酸采用乙酸,碱采用氨水。酸处理最佳控制参数为:最佳酸
处理时间 ,pH 值为 ,碱处理最佳控制参数为:最佳碱处理时间 ,pH 值为 。
热处理最佳控制参数为:最佳热处理时间为 10 min,温度为 90℃。
(3)由本实验得出污泥预处理方法中,酸处理效果最佳。
(4)在生态因子方面考察了 pH 值、COD 浓度、碳氮质量比、温度等生态因子对产
氢能力的影响。实验结果表明:在温度 35℃,pH 值为 ,产氢性能最好。产气速率随
进水 COD 浓度的增加而升高,但 COD 浓度超过 7000 mg/L 时致使反应停止。
厌氧发酵生物制氢试验中通过预处理污泥不仅提高产氢率,而且产氢的同时也降解了
有机物,废水得到净化。
关键词:预处理;发酵产氢;酸处理;碱处理;热处理;产氢速率
硕士研究生学位论文

Abstract

III
Abstract
In the field of developing new energy sources, environmental pollution to the
characteristics of hydrogen is considered to be the ideal new energy. Many ways to produce
hydrogen, in many physical, chemical, biological hydrogen production methods. The mixed
bacteria (anaerobic activated sludge) is inoculated with microbial fermentation hydrogen
production much attention to the munity, Broad prospects for development of this
method, a lot of potential to achieve industrial scale production of biological hydrogen
production technology. Anaerobic fermentation of biological hydrogen production is currently
the main question is the hydrogen production rate is not high, hydrogen production is not
continuous. The sludge pretreatment can improve hydrogen production performance. Sludge
pretreatment methods , for the Quick Start hydrogen production reactor, shorten the
fermentation time and improve response capabilities and equipment, hydrogen production
process of enhancing the sta