厭氧發(fā)酵過(guò)程強(qiáng)化產(chǎn)氫的試驗(yàn)性研究.pdf

1、目前我國(guó)餐廚垃圾年產(chǎn)量較大，且資源化處理較低，餐廚垃圾廢水中有機(jī)物、糖分含量較高，是厭氧發(fā)酵生產(chǎn)氫氣的寶貴資源。但目前厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫工藝中普遍存在的耗氫現(xiàn)象嚴(yán)重、氫氣產(chǎn)率低等問(wèn)題（昌盛，2012、陳銀廣等，2009、韓成付，2013、羅衎等，2014），無(wú)法大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。因此本課題旨在以葡萄糖配比的模擬餐廚廢水為發(fā)酵液進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫試驗(yàn)，研究了發(fā)酵罐頂空氣體壓力、氣體成分及濃度對(duì)氫氣產(chǎn)率的影響。從氫分壓、氣體溶解度和氣體濃度變化的角

2、度重點(diǎn)分析各個(gè)因素對(duì)有機(jī)質(zhì)降解途徑、產(chǎn)氫產(chǎn)酸反應(yīng)、耗氫反應(yīng)的影響機(jī)理，并對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以得到較高的氫氣產(chǎn)率。
　　頂空氣壓試驗(yàn)結(jié)果表明，發(fā)酵罐頂空一定負(fù)壓條件下可以強(qiáng)化厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫的效率。負(fù)壓的存在及時(shí)的移出了產(chǎn)生的氫氣，不僅有效的強(qiáng)化了產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸過(guò)程，且抑制了微生物耗氫產(chǎn)乙酸反應(yīng)，從產(chǎn)氫與耗氫兩個(gè)方面均強(qiáng)化了氫氣累計(jì)過(guò)程。當(dāng)發(fā)酵罐內(nèi)壓力在0.04-0.06MPa時(shí)，負(fù)壓對(duì)氫氣產(chǎn)量有非常明顯的促進(jìn)作用，氫氣累計(jì)產(chǎn)量比常壓對(duì)照

3、組提高3-4倍，達(dá)到50ml/g葡萄糖。但頂空氣壓低于0.04MPa后，氫氣積累產(chǎn)量增長(zhǎng)速度明顯放緩，分別為56.7ml/g和62.8ml/g葡萄糖。葡萄糖水解代謝途經(jīng)也受頂空氣壓影響很大，低壓組發(fā)酵液末端產(chǎn)物以乙酸為主，乙酸含量高達(dá)1600mg/L，而高壓組中乙酸含量則低于500mg/L，丁酸含量是低壓組的3-4倍，表明負(fù)壓有助于發(fā)酵水解反應(yīng)向乙酸型發(fā)酵轉(zhuǎn)移，對(duì)產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸反應(yīng)有促進(jìn)作用。
　　而曝氣試驗(yàn)則證明了頂空不同氣體成分及

4、濃度對(duì)微生物發(fā)酵產(chǎn)氫過(guò)程及途徑的影響，初步得出了不同氣體曝氣對(duì)產(chǎn)氫耗氫的影響規(guī)律。濃度分別為40％與80%的CH4、CO2曝氣情況下氫氣積累量最高達(dá)到66.7ml/g、60.5ml/g葡萄糖，遠(yuǎn)高于常規(guī)試驗(yàn)。而高濃度氫氣曝氣下抑制產(chǎn)氫，且在CO2的存在下刺激耗氫產(chǎn)乙酸反應(yīng)；降解途徑上，低濃度CH4曝氣有助于乙酸的產(chǎn)生，濃度升高伴隨丁酸型發(fā)酵產(chǎn)生。高濃度CO2曝氣主要以丁酸型發(fā)酵為主，低濃度CO2與中高濃度H2曝氣條件下有機(jī)物水解以丙酸為