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用生物固体小球做接种物进行氢气发酵生产

   时间:2008-08-13 17:29:00     浏览:345617    评论:0    
核心提示:氢能同氧在燃料电池中结合产生水。在氢能够大规模代替其他燃料之前,它必须是可再生生产的。生产氢的厌氧发酵工艺在过去十年间被广泛研究,发现可再生的氢生产是有希望的,剩下的主要挑战,是发酵工艺的长期运行和确认合适生产氢的基质。几乎任何天然的微生物源都能产生能生产氢的细菌。接种物源包括下水道污泥干床,污泥堆

氢能同氧在燃料电池中结合产生水。在氢能够大规模代替其他燃料之前,它必须是可再生生产的。生产氢的厌氧发酵工艺在过去十年间被广泛研究,发现可再生的氢生产是有希望的,剩下的主要挑战,是发酵工艺的长期运行和确认合适生产氢的基质。

几乎任何天然的微生物源都能产生能生产氢的细菌。接种物源包括下水道污泥干床,污泥堆肥产物,泥土,二次净化器污泥和中温消化器污泥。典型的做法是研究者用热冲击处理,巴斯德杀菌法和煮沸法,去除消耗氢的产甲烷微生物,不过热处理可能也降低接种物固有的产氢能力。

成功的氢生产也能用不经热处理的接种物达到,具体的方法是调节pH值和固体滞留期,鼓气,或添加特定的产甲烷抑制物,如溴乙烯磺酸,但消耗氢的微生物远期出现的问题仍会出现,这种微生物可能生活在反应器的生物膜中。对连续产生氢反应器的支流进行连续热处理,可把输入可深基质系统中的产甲烷活动减到最小。但是,如果被处理的基质,例如初级污泥或城市污水,包含消耗氢的微生物,反应器系统就会不断被微生物再占据。在线热处理可能证明是不实际的和经济上不可行的。

带有已知产氢培养基产氢反应器的生物学增长法,可能是一种处理由消耗氢的微生物生长引起的运行中的长期麻烦的方法。为了取得成功,生物学增长法需要一种不昂贵的、容易得到的、能够连续添加的接种物。城市污水经过厌氧处理产生的污泥,容易从许多城市污水处理厂取得,它经过适当的预处理,能用来做生物学增长法的接种物源。

城市污水厌氧处理厂产生的污泥,进行颗粒化处理是固体垃圾管理的一种方法。在颗粒化过程中,脱水的消化器污泥,在110-115℃下至少经受75分钟,这使它的固体含量从25-30%增加到超过90%,并产生约3mm直径的颗粒。这些工艺条件超过那些为制备产氢接种物的热处理的典型工艺条件。因此,这些污泥颗粒,如果经证实能支持发酵产氢,就可以用作不昂贵的、可再生的发酵产氢反应器的接种物。

碳水化合物被认为是产氢发酵工艺最合适的基质。葡萄糖和蔗糖的产氢潜力,已受到广泛评估。其他基质,包括城市固体垃圾,豆腐废料,米酒厂废水和多种高强度废水(包括食品加工废水),也受到产氢潜能评测,有些研究已对城市污水污泥作了评测,但这些研究不是针对废活性污泥就是混合污泥,却没有针对初始污泥的。初始污泥和城市污水,值得加以进一步测试,看能否做发酵产氢的基质。

报告发表在《Bioresource Technology》上的一个研究,探究了用生物固体颗粒发酵产氢的能力,这种颗粒可用来做同时进行的生物学增长的接种物。实验中拿生物固体颗粒同煮沸的厌氧消化器污泥和未处理过的厌氧消化污泥做比较。另外还比较了两种未被很好研究过但各地都有的基质的产氢能力,就是城市污水处理厂的初始污泥和城市污水。葡萄糖被用来做比较的标准基质。

实验结果显示,从厌氧消化城市污水厂污泥生成的生物固体颗粒,对发酵产氢反应器是一种实际可用的接种物源。用生物固体颗粒或煮沸的污泥做接种物源,输入葡萄糖的系统的氢回收率是相等的,均为20.2-21.5%。这表示生物固体颗粒并没有由于颗粒化工工艺和贮存而受到不良影响。当用初始污泥和城市污水做基质时,煮沸的污泥比生物固体颗粒提供较高的氢回收率,但愿因可能是接种物中的COD溶解。从城市污水得到的氢回收率小于1%,不论用哪种接种物源都这样,这表示对于氢产生率,城市污水是一种不良的基质。从初始污泥得到的氢回收率比从城市污水得到的高4.4-12.0倍。这表示初始污泥可能适宜用来生产氢,不过,含碳水化合物的污水,仍然是生产氢的最佳基质。

 
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