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产氢污泥预处理方法探讨及性能比较

张续春  
【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。


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