SMHABR生物制氢新工艺的启动与运行

发布时间：2017-09-09 03:33

  本文关键词：SMHABR生物制氢新工艺的启动与运行

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【摘要】：本文以厌氧折流板反应器(ABR)作为生物制氢反应器,反应器分为5个格室,有效容积43.2 L,温度为35±1℃,以人工配置的红糖废水作为底物,采用混合培养的好氧活性污泥作为接种污泥,研究了ABR反应器低负荷启动与高负荷启动的对比,“活性污泥-生物膜”杂合厌氧折流板生物制氢反应器(SMHABR)的启动与运行以及不同水力停留时间对ABR系统处理红糖废水效果的影响。研究结果表明,对比ABR反应器低负荷启动与高负荷启动,反应器在低负荷启动条件下(进水COD为685-3395 mg/L)在处理COD方面效果较好,反应器总体COD去除率可达到70%以上,但在产氢方面效果欠佳；反应器在高负荷启动条件下(进水COD约为1300-2500 mg/L)在处理COD方面表现欠佳,反应器总体处理率最高时为48.53%,但在产氢方面效果较好。对ABR系统进行改良,建立新型的“活性污泥-生物膜”杂合厌氧折流板生物制氢反应器,研究其乙醇型发酵的形成及其产氢及COD处理能力。实验共进行180 d, HRT为12 h,通过分阶段提高进水COD的方式,可使ABR系统在35 d内培育驯化形成乙醇型发酵菌群体系。进水COD在约3500 mg/L时产氢量最大,总产氢量可达到44.75 L/d。进水COD浓度达到约7100 mg/L时COD去除率最大,平均总去除率可达到49.33%。COD去除率最大值并未与产氢量最大值同时出现,说明产氢最适进水浓度与COD去除率最适进水浓度并非相同。研究不同水力停留时间(HRT)对ABR系统处理糖蜜废水效果的影响。实验一共进行43 d,通过分阶段减少HRT的方式,研究其产氢及COD处理能力。在进水COD约为5000 mg/L, HRT为8h时产氢量最大,平均总产氢量可达到13.15 L/d; HRT为12 h时,COD去除率最大,平均总去除率可达到49.17%。产氢量最大时的HRT (8 h)与COD去除率最大时的HRT (12 h)不同。
【关键词】：活性污泥 生物膜 制氢 厌氧折流板反应器
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ116.2;X703
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 课题背景8
• 1.2 制氢研究现状与发展8-10
• 1.2.1 氢能应用前景9
• 1.2.2 厌氧发酵生物制氢9-10
• 1.3 厌氧折流板反应器(ABR)10-13
• 1.3.1 厌氧生物处理技术10-11
• 1.3.2 ABR发展历程11
• 1.3.3 ABR反应器工艺结构及工艺特征11-12
• 1.3.4 ABR主要特点12-13
• 1.3.5 ABR制氢研究现状13
• 1.4 ABR与CSTR、UASB对比13-14
• 1.4.1 反应器的启动对比13
• 1.4.2 COD去除率对比13-14
• 1.4.3 产氢效率对比14
• 1.4.4 ABR系统的优缺点对比14
• 1.5 本论文研究的目的、意义及主要研究内容14-16
• 1.5.1 本论文研究的目的与意义14
• 1.5.2 本论文研究内容技术路线路14
• 1.5.3 本论文研究内容及主要创新点14-16
• 2 实验装置、材料与方法16-18
• 2.1 实验装置16
• 2.2 实验用废水16
• 2.3 接种活性污泥16-17
• 2.4 分析方法及仪器17-18
• 3 SMHABR系统低负荷启动与高负荷启动对比18-23
• 3.1 实验方法设计18
• 3.2 低负荷启动18-20
• 3.2.1 启动的控制条件18
• 3.2.2 COD变化规律18-19
• 3.2.3 氢气产量19
• 3.2.4 pH变化规律19-20
• 3.3 高负荷启动20-22
• 3.3.1 启动的控制条件20
• 3.3.2 COD变化规律20-21
• 3.3.3 氢气产量21
• 3.3.4 pH变化规律21-22
• 3.4 本章小结22-23
• 4 “活性污泥-生物膜”ABR生物制氢反应器(SMHABR)的构建、启动与运行23-35
• 4.1 实验目的及设计23-24
• 4.1.1 实验目的23
• 4.1.2 SMHABR乙醇型发酵制氢系统的实验设计23-24
• 4.2 SMHABR乙醇型发酵制氢系统工艺的建立24-32
• 4.2.1 SMHABR系统的COD去除率24-25
• 4.2.2 SMHABR系统的产氢速率25-27
• 4.2.3 SMHABR系统的液相末端产物27-31
• 4.2.4 SMHABR系统的pH值31-32
• 4.3 本章小结32-35
• 5 工程控制参数HRT的调控对SMHABR系统处理糖蜜废水效果的影响35-41
• 5.1 实验目的及设计35
• 5.1.1 实验目的35
• 5.1.2 实验方法设计35
• 5.2 不同HRT条件下SMHABR制氢系统的效能分析35-39
• 5.2.1 不同HRT对SMHABR系统COD去除率的影响35-36
• 5.2.2 不同HRT对SMHABR系统产氢速率的影响36-37
• 5.2.3 不同HRT对SMHABR系统pH值的影响37-39
• 5.3 本章小结39-41
• 结论41-43
• 参考文献43-47
• 攻读学位期间发表的学术论文47-48
• 致谢48-49

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本文编号：818045