【摘要】：氫氣具有熱值高、無污染、可再生等特點,是理想的清潔能源。升流式厭氧污泥床(UASB)產(chǎn)氫反應(yīng)器具有生物量高和抗沖擊負荷能力強的特點,是當(dāng)前研究的熱點。液體上升流速和有機負荷是UASB產(chǎn)氫反應(yīng)器運行的基本工藝參數(shù),探討液體上升流速和有機負荷條件對系統(tǒng)的影響機制,研究兩者與顆粒污泥特性和生物降解規(guī)律之間的互動關(guān)系,可以為現(xiàn)有工藝的合理設(shè)計、優(yōu)化運行和反應(yīng)器的改造提供有力的支持。本研究首先考察了UASB產(chǎn)氫反應(yīng)器的啟動特性,分析了啟動過程中產(chǎn)氫、污泥量、pH和氧化還原電位(ORP)等發(fā)酵特性和胞外聚合物(EPS)組分的變化。然后分別改變液體上升流速和有機負荷,分析了其對產(chǎn)氫特性和顆粒污泥性質(zhì)的影響。研究成果如下:(1)UASB反應(yīng)器經(jīng)過70 d啟動成功,形成了厭氧產(chǎn)氫顆粒污泥,其呈現(xiàn)層次分明的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);產(chǎn)氫速率在4.48～4.98 L/(L?d),pH在5.0～5.61,ORP在-506～-565 mV,表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性。EPS增加促進了污泥顆�；�,前期松散附著的胞外聚合物(LB-EPS)含量高于緊密粘附的胞外聚合物(TB-EPS),有利于細小顆粒和絮體粘結(jié)吸附,促進顆粒污泥體貌形成,后期顆粒化完成后TB-EPS含量比LB-EPS高29.50 mg/g VSS,有利于維持顆粒污泥結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。(2)在進料濃度保持在9.3 g/L的條件下,液體上升流速從0.15 m/h增大至0.6 m/h,顆粒污泥EPS含量從99.48 mg/g VSS增加至214.51 mg/g VSS,平均粒徑從0.7 mm增大到1.48 mm;LB-EPS在EPS中的含量百分比減少,TB-EPS的含量百分比增加;顆粒污泥強度增大。上升流速增大至1.2 m/h,反應(yīng)器運行不穩(wěn)定,生物量減少,污泥沉降性能變差。因此上升流速0.6 m/h條件下培養(yǎng)的顆粒污泥性能較好。(3)在液體上升流速保持在0.15 m/h的條件下,有機負荷從40 gCOD/(L?d)增加至80gCOD/(L?d),產(chǎn)氫速率逐漸增加,VSS從42.99 g/L增加到78.68 g/L,顆粒污泥平均粒徑從0.7 mm增大到1.92 mm,EPS含量從103.49 mg/g VSS增加至283.85 mg/g VSS。且在有機負荷為80gCOD/(L?d)時,產(chǎn)氫速率達到最大,為9.02 L/(L?d);丁酸加乙酸的含量占總液相產(chǎn)物的質(zhì)量分數(shù)在68%以上,呈現(xiàn)丁酸型發(fā)酵;葡萄糖利用率高于97%;顆粒污泥EPS含量較高,TB-EPS的含量為194.64 mg/g VSS,其含量是LB-EPS的2.18倍,顆粒污泥結(jié)構(gòu)緊實,沉降性能良好。有機負荷增加至90 gCOD/(L?d),產(chǎn)氫速率降低,系統(tǒng)運行不穩(wěn)定。
【圖文】：

但是其利用結(jié)構(gòu)仍以化石能源為主[1]。在經(jīng)濟發(fā)展益迫切，優(yōu)化和調(diào)整能源結(jié)構(gòu)已經(jīng)上升為國家發(fā)展戰(zhàn)略。人類社化石能源，氫氣具有熱值高、無污染、可再生等特點，作為一開發(fā)利用備受關(guān)注[2,3]。2010 2011 2012 2013 2014 2015 201601020304050源消能總量費億(標準噸)煤年份圖 1-1 2010-2016 全國能源消費總量Fig. 1-1 The national energy consumption from 2010 to 2016

圖 2-1 氣相代謝產(chǎn)物的氣相色譜圖Fig. 2-1 Gas chromatogram of a sample of gas metabolic products2.2.2 發(fā)酵液葡萄糖含量的測定發(fā)酵液中的葡萄糖含量采用 3，5-二硝基水楊酸法（DNS）測定。首先繪制標準曲線，具體方法如下：取 9 支具塞試管按照表 2-4 所示的試劑配比進行操作，將各管搖勻后置于水浴鍋（100℃）中 5min，然后用自來水迅速將其冷卻，再向每管加入 21.5ml 的蒸餾水后混合均勻，然后在λ=54nm 的波長條件下測定各試管樣品的吸光度，繪制如圖 2-2 所示的標準曲線。表 2-4 制作葡萄糖標準曲線試劑添加量Tab. 2-4 Reagent addition for standard curve of glucose試劑管號1 2 3 4 5 6 7 8 9葡萄糖標準液(mL) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6蒸餾水(mL) 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4水楊酸溶液(mL) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5葡萄糖含量(mg) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6從反應(yīng)器最上部取樣口取 10 mL 上清液離心（2000 r/min，2 min），然后吸取上清液，，按表
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ116.2;X703

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 金淑芳;張q

本文編號：2666674