产氢污泥预处理方法探讨及性能比较

【摘要】： 在探索新的清洁能源过程中，氢气具有储量丰富、热值高、燃烧清洁、可重复利用等优点，被认为是理想的“未来能源”。 氢气制取方法众多，其中混合微生物发酵产氢能力高、容易实现持续稳定产氢、设备简单、操作容易而且可利用的原料来源广泛、价格低廉，甚至可以在处理有机废水的同时制取氢气，被认为是前景最好的生物产氢方法。 目前微生物厌氧发酵产氢存在的主要问题是产氢过程不稳定，产氢量低。对产氢污泥方面进行研究，考察污泥预处理对污泥产氢能力的影响，对于增强产氢过程稳定性，提高产氢量具有重要意义。 本研究以污水厂厌氧污泥为产氢微生物，通过实验选出其中效果较好的预处理方法，确定其最佳控制参数，并通过正交实验，优化了三种不同方法预处理污泥的产氢条件，对其在各自最佳产氢条件下的产氢能力进行了比较。 实验结论如下： (1)酸处理、碱处理、热处理是污泥预处理可行的方法，本实验条件下，紫外线处理、冷处理效果并不理想； (2)各种预处理方法控制参数为：最佳酸处理时间为90min，最佳酸处理PH值为3；最佳碱处理时间为90min，最佳碱处理PH值为11；最佳热处理时间为30s，最佳热处理温度为80℃，常规加热处理产氢污泥优于微波加热； (3)酸处理污泥产氢限制因子为温度，碱处理和热处理污泥产氢过程限制因子为初始pH值； (4)酸处理污泥在底物浓度9.0g／L，初始PH值为7，碱度为5.0g／L，反应温度为30℃条件组合下，产氢能力最高，比累积产氢量为241.53mL／g，最大比产氢速率为21.38mL／g·h，反应开始20h左右产氢速率达到高峰； (5)碱处理污泥在底物浓度9.0g／L，初始PH值为9，碱度为1.0g／L，反应温度为30℃条件下，产氢能力最高，比累积产氢量为215.57mL／g，最大比产氢速率为23.38mL／g·h，反应开始后25h左右产氢速率达到高峰； (6)热处理污泥在底物浓度9.0g／L，初始PH值为7，碱度为1.0g／L，反应温度为30℃条件下，产氢能力最高，比累积产氢量为446.56mL／g，最大比产氢速率为30.37mL／g·h，反应开始后21h左右产氢速率达到高峰； (7)针对本实验采用污泥，热处理效果最佳，最高产氢量为446.56mL／g。