生物制氢系统的负荷冲击与活性污泥强化恢复作用

发布时间：2022-01-26 08:52

　　随着经济、科技、工业化等进程的深入发展,大量CO2的排出,导致全球气温升高。全球气候变暖引起了一系列严重的环境问题,加之人们对能源的需求量日益增加,因此寻找一类清洁、高效、可再生的能源是当务之急,而氢能以自身的可再生性、清洁燃烧无污染等特点,成为当前的新型替代能源,有助于实现将“低碳环保”转变为“零碳环保”的可持续发展道路。本文主要研究了负荷冲击对生物制氢反应系统的影响,污泥接种培养到实现高效稳定产氢过程中的各种直接可控参数,不同底物（糖蜜、红糖、红薯）对系统的冲击作用以及对微生物生态变异性的影响。研究表明：在生物制氢反应器启动的初期,采用改变底物负荷的方式考察了产氢系统的稳定性。当底物负荷从5500mg/L提高到7400mg/L的过程中,其最大产气量与产氢量分别为25.39L/d和11.39L/d。当反应系统达到稳定产氢状态时,维持反应器内底物浓度负荷为3000mg/L时,底物由糖蜜变为赤糖废水时,其最大产氢量分别为0.65L/d和1.95L/d,液相末端产物乙酸、丙酸的比例从底物改变前的25.7%和15.4%下降到底物改变后的11.8%和9.47%,发酵类型由混合酸发酵转变为稳定的... 

【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 生物制氢技术的应用前景
    1.3 生物制氢技术的主要研究方向
        1.3.1 发酵法生物制氢技术
        1.3.2 光合法生物制氢技术
    1.4 发酵法生物制氢系统的工艺
    1.5 厌氧发酵生物制氢的产氢机理
    1.6
        1.6.1 底物废水的组分
    1.7 本课题的来源、目的和意义与主要研究内容
        1.7.1 课题来源
        1.7.2 研究目的及意义
        1.7.3 主要研究内容
2 实验装置与方法
    2.1 实验装置
        2.1.1 连续流反应装置
        2.1.2 间歇式实验装置
    2.2 种泥
    2.3 实验废水
    2.4 分析检测的方法
        2.4.1 气相发酵产物分析
        2.4.2 液相发酵产物分析
        2.4.3 生物量的测定
        2.4.4 氧化还原电位(ORP)
        2.4.5 pH值
        2.4.6 水力停留时间(HRT)
        2.4.7 COD去除率
3 连续流生物制氢系统的负荷冲击
    3.1 CSTR生物制氢反应器的运行特性
        3.1.1 运行过程中有机负荷的提高方式
        3.1.2 运行过程中液相末端产物的变化规律
        3.1.3 运行过程中产气(氢)的变化规律
        3.1.4 运行过程中pH值和ORP的变化规律
        3.1.5 负荷变化对微生物生态变异性的影响
    3.2 CSTR生物制氢反应器的负荷冲击
        3.2.1 底物变化对液相末端产物的影响
        3.2.2 底物变化对产氢效能的影响
        3.2.3 底物变化对化学需氧量(COD)去除率的影响
        3.2.4 底物变化对pH和ORP的影响
        3.2.5 底物变化对微生物生态变异性的影响
        3.2.6 本章小结
4 强化污泥对生物制氢系统负荷冲击的恢复作用
    4.1 厌氧发酵产氢污泥的强化
        4.1.1 污泥驯化实验装置
        4.1.2 接种污泥的预处理
    4.2 强化污泥对产气量及产氢量的影响
    4.3 强化污泥对液相末端产物的影响
    4.4 强化污泥对化学需氧量(COD)去除率的影响
    4.5 强化污泥对pH和ORP的影响
    4.6 强化污泥对微生物生态变异性的影响
    4.7 本章小结
5 间歇培养中的负荷冲击
    5.1 产氢菌来源
    5.2 培养液组成
    5.3 底物种类对厌氧发酵的影响
        5.3.1 不同底物产氢发酵的可行性分析
        5.3.2 底物种类对液相末端产物的影响
        5.3.3 底物种类对产气量及氢气含量的影响
        5.3.4 底物种类对厌氧发酵生态因子的影响
        5.3.5 底物种类变化对微生物生态变异性的影响
    5.4 底物浓度对厌氧发酵的影响
        5.4.1 底物浓度变化对液相末端产物的影响
        5.4.2 底物浓度变化对产气量及氢气含量的影响
        5.4.3 底物浓度变化对厌氧发酵生态因子的影响
        5.4.4 底物浓度变化对微生物生态变异性的影响
        5.4.5 小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]厌氧接触发酵制氢反应器的启动和运行特性[J]. 李建政,李伟光,昌盛,刘枫,王淑静.  科技导报. 2009(14)
[2]红薯淀粉糖化条件的研究[J]. 周玉东.  粮食加工. 2009(01)
[3]不同底物种类对厌氧发酵产氢的影响[J]. 汤桂兰,汤亲青,黄健,刘广青,孙振钧.  环境科学. 2008(08)
[4]厌氧发酵产氢微生物的研究进展[J]. 宋丽,刘晓风,袁月祥,闫志英,廖银章.  生物工程学报. 2008(06)
[5]接种污泥预处理对生物制氢反应器启动的影响[J]. 郭婉茜,任南琪,王相晶,张露思,曲媛媛.  化工学报. 2008(05)
[6]红薯生产燃料乙醇的技术研究[J]. 朱薇,傅学正,管天球,毛友辉,欧阳小芸,罗静瑶.  湖南科技学院学报. 2008(04)
[7]发酵生物制氢反应器的产氢菌生物强化作用研究[J]. 秦智,任南琪,李建政.  环境科学. 2007(12)
[8]红薯茎叶多糖提取物抑菌活性的研究[J]. 张彧,高荫榆,张锡彬,聂艳玲,于旖斯.  食品与机械. 2007(05)
[9]HRT对发酵产氢厌氧活性污泥系统的影响[J]. 李建政,张妮,李楠,王兴祖.  哈尔滨工业大学学报. 2006(11)
[10]末端产物对乙醇型发酵菌群产氢能力及代谢进程的影响[J]. 任南琪,宋佳秀,安东,张汝嘉.  环境科学. 2006(08)

硕士论文
[1]CSTR生物制氢反应器的快速启动及运行特性的研究[D]. 韩伟.东北林业大学 2009



本文编号：3610203