活性污泥的连续流发酵产氢实验研究

采用好氧活性污泥为种泥,以连续流搅拌槽式反应器(CSTR)作为发酵生物制氢反应装置,对发酵法生物制氢系统的启动和运行进行了实验研究。反应器有效容积为10L,接种污泥取自哈尔滨啤酒厂有机废水好氧生物处理系统的二沉池。反应器在污泥接种量为6.09 g·L~(-1),进水有机物浓度2000 mg COD·L~(-1),pH 5～7,HRT 8 h和(35±1)℃的条件下启动,运行27 d后达到稳定的乙醇型发酵状态,最高产气速率和产氢速率分别达到10.1 L·d~(-1)和5.8 L·d~(-1)。在进水有机物浓度提高到4000 mg COD·L~(-1),其他控制条件不变的情况下,系统可在3 d内重新达到新的平衡,最高产气速率和产氢速率分别达到20.7 L·d~(-1)和10.8 L·d~(-1),而氢气含量和发酵类型未发生改变。     

“活性污泥-生物膜”杂合ABR制氢系统的启动与运行

对ABR系统进行改良,建立新型的"活性污泥-生物膜"杂合厌氧折流板生物制氢反应器(SMHABR),研究其乙醇型发酵的形成及其产氢及COD处理能力。反应器分为5个格室,有效容积43.2 L,实验共进行180 d。系统以红糖废水为原料,在HRT为12 h,温度为(35±1)℃,通过分阶段提高进水COD的方式,可使ABR系统在35 d内培育驯化形成乙醇型发酵菌群体系。进水COD在约3500 mg·L~(-1)时产氢量最大,总产氢量可达到44.75 L·d~(-1)。进水COD浓度达到约7100 mg·L~(-1)时COD去除率最大,平均总去除率可达到49.33%。COD去除率最大值并未与产氢量最大值同时出现,说明产氢最适进水浓度与COD去除最适进水浓度并非相同。     

“活性污泥-生物膜”杂合ABR制氢系统的启动与运行

对ABR系统进行改良,建立新型的“活性污泥-生物膜”杂合厌氧折流板生物制氢反应器（SMHABR）,研究其乙醇型发酵的形成及其产氢及COD处理能力。反应器分为5个格室,有效容积43.2 L,实验共进行180 d。系统以红糖废水为原料,在HRT为12 h,温度为（35±1）℃,通过分阶段提高进水COD的方式,可使ABR系统在35 d内培育驯化形成乙醇型发酵菌群体系。进水COD在约3500 mg·L^-1时产氢量最大,总产氢量可达到44.75 L·d^-1。进水COD浓度达到约7100 mg·L^-1时COD去除率最大,平均总去除率可达到49.33%。COD去除率最大值并未与产氢量最大值同时出现,说明产氢最适进水浓度与COD去除最适进水浓度并非相同。     

厌氧发酵产氢污泥的驯化技术

以糖蜜废水为发酵底物,以污水处理厂剩余污泥为反应器启动污泥,污泥采用曝气氧化预处理方法,从而达到厌氧发酵产氢目的并提高其发酵产氢能力.试验表明,经曝气氧化预处理后的污泥可作为厌氧发酵生物制氢的接种污泥,且具有较高的产氢能力,在实验条件下,反应器稳定运行时产气量为3 L,发酵产气中氢气浓度为75.77%,液相末端发酵产物主要为乙醇、乙酸.     

CSTR厌氧发酵产氢系统中载体强化的研究

利用糖蜜废水作为发酵底物,以有效容积为5.4 L的连续流搅拌槽式反应器(CSTR)作为反应装置,考察了载体强化(颗粒状活性碳)对生物制氢工艺的影响。研究表明,CSTR反应器采用经好氧曝气预处理的污泥作为接种污泥,温度控制在36°C,水力停留时间(HRT)6 h。有机负荷(OLR)在8～24 kg/m3d的范围之间变化时,可以发现产气量和产氢量随着OLR的提高而有所增加。发酵气体的主要成分是CO2和H2,其中H2的含量为38.4%～41%。反应器在OLR 24 kg/m3d时得到了最大产氢率3.56 L。另外,OLR和VSS/SS两者呈现明显的反比关系,线性关系可以表示为y=-0.6x+78(r2=0.4948)。颗粒状活性碳能使产氢系统中氢气的产量、pH值和液相发酵产物更加稳定,可作为发酵产氢的载体强化材料。     

CSTR和ACR丁酸型发酵制氢系统的运行特性比较

为寻求更好的连续流发酵生物制氢反应器模式,以稀释糖蜜为底物,控制反应系统为丁酸型发酵,比较研究了搅拌槽式反应器（CSTR）和厌氧接触式反应器（ACR）的启动运行特性。结果表明,以经曝气培养的下水道污泥为接种物,在接种量4.8 g MLVSS·L^-1、进水COD 5000 mg·L^-1、HRT 12 h、温度（35±1）℃和pH 5.5～6.0等相同条件下,CSTR系统可以更快地达到稳定的丁酸型发酵状态,而ACR系统因其有效的生物持有能力而在产氢性能方面更具优势。在稳定运行状态下,ACR系统的底物酸化率、产氢速率和污泥的比产氢速率分别为44%、9 L·d^-1和0.15 L·(g MLVSS·d)^-1,分别是CSTR系统的1.62、2.05和1.15倍。     

UASB-SBR组合工艺处理小麦酒精废水

采用升流式厌氧污泥床(UASB)-序批式反应器(SBR)组合工艺研究对小麦酒精废水的处理效果。研究结果表明:在中温(37±2)℃条件下,采用UASB反应器处理小麦酒精废水,容积负荷可达到13.0 kg/(m3·d),COD去除率稳定在85%左右,厌氧出水COD保持在1650mg/L以下,出水挥发性脂肪酸(VFA)稳定在3.5mmol/L以下,反应器的沼气产量维持在17L/d左右,反应器运行稳定;采用SBR反应器处理小麦酒精废水厌氧出水,容积负荷为1.6kg/(m3·d),COD去除率基本保持在80%以上。经过两级生物处理,出水COD在300 mg/L以下,达到接入市政污水管网的标准。     

不同预处理温度对厌氧颗粒污泥发酵产氢的影响

为消除发酵生物制氢系统接种污泥中的耗氢菌,加速系统的启动进程并提高产氢效能,以啤酒厂废水处理车间的厌氧颗粒污泥为对象,通过间歇发酵试验,探讨了经65、80、95、110、121℃处理后的污泥的产氢特性.葡萄糖间歇发酵试验证明,在初始pH 7.0,葡萄糖浓度10000 mg·L-1、污泥接种量2 g MLVSS·L-1等...     

制糖废水连续流厌氧发酵制氢系统的运行特性

采用连续流搅拌槽式反应器(CSTR)作为反应装置,探讨了制糖废水厌氧发酵法生物制氢的可行性与运行特征。研究表明,在污泥接种量(以挥发性悬浮固体计)为17.74 g/L,温度为(35±1)℃,水力停留时间(HRT)为6 h,通过调节有机负荷,在12 d左右就可以快速实现生物制氢反应器中微生物的主要代谢类型为乙醇型发酵;而且此时的CSTR产氢发酵系统对负荷冲击表现出了良好的调节能力,在有机负荷(以化学需氧量COD计)从8 kg/(m3.d)提高到24 kg/(m3.d)时,反应系统可在9 d内重新达到稳定运行状态,其COD去除率和产气量由8%和3 L/d提高到20%和12 L/d,发酵气中氢气体积分数为67%。     

高负荷厌氧氨氧化EGSB反应器的运行及其颗粒污泥的ECP特性

高效性是厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,anammox)生物脱氮工艺的优势,污泥颗粒化则是生物反应器高效性的重要原因。控制进水亚硝酸盐浓度为360mg·L-1,回流比为0.5,经过230d的连续运行,逐步将厌氧氨氧化膨胀颗粒污泥床(expanded-granular sludgebed,EGSB)反应器(1.1L)的水力停留时间由6.9h缩短至0.30h,获得的容积基质氮去除速率为50.75kg.m-3·d-1,是原有世界最高水平的2倍。在此工况下获得的高负荷厌氧氨氧化颗粒污泥的平均粒径为(2.51±0.91)mm,比污泥厌氧氨氧化活性为1.899kg·(kgVSS)-1·d-1,胞外多聚物(extracellular polymers,ECP)总含量达143.00mg·(gVSS)-1。随着反应器容积基质氮去除速率的提高,反应器内厌氧氨氧化颗粒污泥胞外多聚物含量增加,其中蛋白质含量增加更快,蛋白质的"超量产生"致使颗粒污泥的PN/PS增大,易随水流失。     

中小规模的制氢方法?

中小规模的氢气用户在选择制氢方法时应考虑自己的用氢特点,本文对几种中小规模制氢方法进行了介绍和评价,以期对广大用户能有所帮助。     

H2S低电耗电解制H2新方法

A new technique of lower electricity consumption electrolysis producing H2 has been developed, and the factors affecting producing H2 production were investigated. The results found that under the same electrolysis conditions, H2 production on the cathode increased with increasing electrolyte solution alkalinity; but decreased with increasing zinc ion concentration in the electrolyte solution. The results also revealed that H2 production on the cathode fluctuated with increasing electrolysis voltage, and reached a maximum when the voltage was at 0. 6 V. In a certainty range, it would be favorable to reduce the electricity consumption in H2 production with increasing electrolyte solution alkalinity; but the electricity consumption would be increase when electrolysis voltage was higher. Compared with producing H2 from H2O, the electrolysis voltage was lower by about IV, and the electricity consumption of H2 also decreased by 50% .     

炼油厂制氢技术路线选择

为确定适合我国炼油厂的制氢工艺路线,以低成本获得高品质氢气,对比分析了可供炼油厂采用的各种制氢技术,包括轻烃蒸汽转化、重质油气化、煤/石油焦气化和焦炉气制氢等的工艺流程、投资、消耗等,并对各种技术进行综合技术经济评价及成本分析。结果表明,煤/石油焦制氢的总成本最低为0.74元/m~3,重质油制氢成本最高为1.42元/m~3,天然气制氢在当前低迷的市场行情下成本仍高于煤制氢,为0.87元/m~3。煤/石油焦制氢不仅具备成本优势,而且可以优化炼油厂的物料平衡,是我国炼油厂补充氢源的主要发展方向。     

减少二氧化碳排放的烃类制氢方法

氢气在炼油，化工，冶金，电子等行业有着广泛的用途，其用量越来越大。氢气还被公认是解决环境污染问题的真正的清洁燃料。但传统的烃类制氢方法在制取氢气的同时，伴随着大量的“温室气体”二氧化碳排放。本文探讨了减少二氧化碳排放的烃类制氢方法，认为烃类分解为氢气和炭黑是比较合适的制氢途径。     

猪粪污水光合细菌制氢的影响因素

利用光合产氢细菌——球形红假单胞菌(Rhodobacter sphaeroides)1.1737菌株研究了原料浓度、温度、光照强度、原料初始pH值和PSB初期活性等因素对猪粪污水光合产氢的影响作用。结果表明:球形红假单胞菌在污水浓度为5687 mg·L~(-1)时的产氢总量高于浓度为3500 mg·L~(-1)和1214 mg·L~(-1)时;温度对光照产氢有比较显著的影响,该菌株产氢最适温度为30℃;球形红假单胞菌的产氢活性随着光照强度的增大而增大,当光照强度高于1000 lx时比低于1000 lx时的产氢活性显著提高,光照强度为1600 lx时的产氢速率达到最大;该菌株适宜产氢的pH在6.5～7.5之间,当pH为7.0时,产氢量达到最大;处于不同生长期的光合细菌的产氢活性略有差异,处于对数生长期的光合细菌的产氢能力略高于稳定期,明显高于延迟期和衰老期。同时,优化实验结果表明温度是影响产氢量的最显著因素,其较佳的产氢条件是温度为30℃、光照强度为1600 lx、原料pH值为7.0、PSB初期活性为对数生长后期60h。     

产酸相发酵类型的制氢转化规律及比较

以葡萄糖为唯一碳源,通过调节进水基质碱度提高反应器内部pH值,使生物制氢反应器内的发酵类型发生连续转化,重点考察了发酵菌群从乙醇型发酵演替为丁酸型发酵的转化规律,并对液相末端产物、产氢速率、氧化还原电位(ORP)以及生物量的变化进行了比较分析。在进水有机负荷恒定的情况下,乙醇型发酵经15d转化为丁酸型发酵,转化顺序为乙醇型-丙酸型-混合酸型-丁酸型。乙醇型发酵在稳定运行的情况下比产氢速率平均为22mol·kg~(-1)·d~(-1),明显高于丁酸型的12mol·kg~(-1)·d~(-1),丙酸型和混合酸型比产氢速率较低,但酸化率高于乙醇型和丁酸型,酸化率在混合酸发酵时达到最高,为85．6%。从投碱量上看,丁酸型发酵对碱的需求量(NaOH)为乙醇型的7．5倍。反应体系pH和ORP呈现负相关性,由最初的4．2、-476mV转为6．8、-562mV。     

煤与生物质制氢工艺评述

对国内外煤与生物质热化学转化及微生物转化制氢工艺的研究现状及发展趋势进行了综述,分析了由煤和生物质制取氢气的工艺特点,指出了各种工艺的优势和不足。讨论了日本HyPr-RING工艺和美国FutureGen项目2种煤大规模制氢方案,给出了国内外煤与生物质制氢研究进展和现阶段的氢能选择。     

生物质空气-水蒸气催化气化制氢技术

生物质气化技术已在国内外得到广泛的开发和运用,但由于燃气品质较差,焦油较多,限制了生物质气化气的进一步利用。利用生物质制氢可以实现二氧化碳归零排放,从根本上解决化石能源消耗带来的温室效应问题,已引起世界各国研究者的普遍兴趣。本文介绍了生物质催化气化制氢概况,讨论了在气化过程中发生的主要化学反应以及影响可燃气中氢气含量的主要因素,进而给出了生物质催化气化制氢的典型流程。     

炼油厂增产氢气的途径

简述了炼厂通过以下途径：（１）回收炼厂废气中的氢气，（２）现有制氢装置扩能改造，（３）新建适合炼厂的制氢装置，增产氢气的各种工艺。     

甲醇水蒸气催化重整制氢技术研究进展

针对甲醇水蒸气催化重整制氢的应用背景,综述了甲醇水蒸气重整制氢的反应机理和动力学,对用于该反应的催化剂进行了总结分类,阐述了催化剂制备和反应阶段相关因素对催化剂特性的影响。在此基础上,指出甲醇水蒸气重整制氢技术研究与应用存在的问题与瓶颈,并对两种创新的研究--太阳能驱动的甲醇水蒸气重整制氢技术和甲醇重整制氢微通道反应器的开发技术进行了总结展望。