添加劑存在下餐廚垃圾厭氧發酵產氫條件優化研究
在化石能源逐漸耗竭中,能源問題的重要性越來越突出,而清潔燃料——氫能逐漸成為人們研究的熱點,尤其是以富含碳水化合物的廢棄物質為基質進行的生物產氫,由于在產生清潔能源的同時實現廢棄物的治理和減排而受到廣泛關注。
本文針對餐廚垃圾厭氧消化產氫的特點,主要研究了添加添加劑以后,厭氧消化體系條件的優化,包括添加劑的最佳添加比例、反應溫度、氨氮濃度、含鹽量等;考察了不同接種污泥條件下,微生物種群演替過程;測定了水解酶活性,探討了復合堿劑促進產氫過程的機理。主要研究成果如下:
(1)添加表面活性劑與酶的混合物能夠抑制產甲烷菌等耗氫菌的生長,提高體系氫氣的產量。添加劑的最佳加入量為接種污泥投加量的4%,試驗獲得的最大氫氣濃度為50%,最大氫氣產量為114.5mLH2/gVS。
(2)提高溫度能夠明顯加快氫氣產生的速度并縮短停滯時間,從而能夠減少反應器的體積:對三種溫度下氫氣累積體積濃度采用Gompertz方程進行數學模擬結果表明:反應溫度為50℃的體系,幾乎沒有氫氣產生;35℃條件下,反應停滯時間僅為4.3h,比25℃時縮短9.7h,而且35℃可獲得7.09mL/h•gVS的產氫速率。此外,產生相同的氫氣,35℃條件比25℃下需要的時間縮短了大約70h,因此實際應用中,應該選擇35℃作為反應的溫度。同時,要控制體系初始含水率90%左右。
(3)以微生物生長動力學為基礎,推斷出氫氣含量的變化與產氫菌的變化之間存在dr,:k的比例關系,其系數k為產氫菌的產氫活講講試驗進行模擬得出表示產氫細菌的比增殖速率及衰減常數的系數如=0.0258及產氫菌產氫過程遲緩期、指數期、穩定期、衰亡期的k分別為0.,,y0.314、0.000、-0.782。并且,也可根據≥來判斷產氫菌生長的各個階段班中微生物菌群的優勢程度。

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