本文關(guān)鍵詞：EGSB-BES耦合工藝處理糖廠廢水的啟動與運行研究

  更多相關(guān)文章： 膨脹顆粒污泥床(EGSB) 微生物電解池(MEC) 生物制氫 Ethanoligenens harbinense YUAN-3

【摘要】：本研究中利用膨脹顆粒污泥床(EGSB)對制糖工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水進行處理,可以在產(chǎn)生氫氣的同時處理一部分有機物。但受限于暗發(fā)酵的缺陷,底物中所含有的大部分能量以出水中有機酸的形式流出了反應器,在浪費能源的同時還造成了二次污染。因此引入?yún)捬跽哿靼宸磻?ABR)對EGSB后續(xù)出水進行處理。為了使兩個厭氧反應器的產(chǎn)物統(tǒng)一為氫氣,在ABR中加入微生物電解池(MEC)系統(tǒng)對EGSB的出水進行處理。MEC可以完全利用出水中的有機酸并將其轉(zhuǎn)化為氫氣。本研究中對使用不同接種物的EGSB產(chǎn)氫反應器的啟動、水力停留時間對EGSB產(chǎn)氫反應器運行的影響、水力停留時間和外加電壓對ABR-MEC的影響以及聯(lián)合工藝的效果進行了實驗,并對實驗中各個反應器的指標進行了測定,由此推測出反應器內(nèi)部發(fā)生的反應。接種Ethanoligenens harbinense YUAN-3的EGSB在使用糖廠廢水運行的末期,其進水COD濃度為6000±300 mg/L,出水有機物濃度為5100±100mg/L,酸化率達到65%以上,氫氣產(chǎn)率高達1.39 mol H2/mol葡萄糖,產(chǎn)氫速率高達3.03L H2·L-1·d-1);接種污泥的EGSB出水有機物濃度為5200±100mg/L,氫氣產(chǎn)率為1.05 mo l H2·mol葡萄糖,產(chǎn)氫速率為2.82L H2·L-1·d-1,酸化率達到60%以上,兩個反應器均成功啟動。兩個反應器的ORP值相當,均在-400mV以下;兩個反應器的p H值相當,均在4.3以下。各方面均可看出接種Ethanoligenens harbinense YUAN-3的EGSB優(yōu)于接種污泥的EGSB。水力停留時間的變化會對EGSB產(chǎn)氫反應器的酸化率有很大影響。在水力停留時間為12h、9h、6h、3h下運行已經(jīng)啟動成功的EGSB產(chǎn)氫反應器,其對底物酸化率分別為68.4%、66.7%、63.4%和53.9%。在此運行過程中反應器生物量也隨著水力停留時間的增大先升高后降低。由此推測出當水力停留時間低于6h時反應器內(nèi)生物量過低,會造成底物利用不完全,因此選擇最低水力停留時間6h作為反應器運行依據(jù)。在不同水力停留時間和不同外加電壓下運行ABR-MEC反應器,得到反應器的最佳運行工況為水力停留時間為2d,外加電壓為1V,此時ABR-MEC反應器能量效率為250%,產(chǎn)氫速率為1756ml/d。將兩種反應器聯(lián)合運行,整個系統(tǒng)的COD去除率為53%。如果使用更多同類型的MEC,一臺EGSB可以同時提供五臺MEC的運行,在此過程中可產(chǎn)氫氣16.2L/d,對底物的利用率遠高于過往的單純發(fā)酵制氫反應器。EGSB-BES工藝很好的解決了過往暗發(fā)酵污染物去除不完全的問題,對污染水體能做到真正去除污染的同時產(chǎn)生能源,并且不造成二次污染,而Ethanoligenens harbinense YUAN-3的優(yōu)越性能也在本研究中得到了體現(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】：膨脹顆粒污泥床(EGSB) 微生物電解池(MEC) 生物制氫 Ethanoligenens harbinense YUAN-3
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X792
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 課題研究背景10-14
• 1.1.1 制糖廢水10-11
• 1.1.2 制糖廢水國內(nèi)外處理現(xiàn)狀11-14
• 1.2 厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫14-16
• 1.2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 存在的缺陷16
• 1.3 EGSB反應器16-19
• 1.3.1 EGSB反應器的來源與構(gòu)型16-18
• 1.3.2 EGSB反應器的國內(nèi)外研究進展18-19
• 1.3.3 EGSB反應器的污泥特性19
• 1.4 微生物電解池19-22
• 1.4.1 微生物電解池國內(nèi)外研究研究進展20
• 1.4.2 微生物電解池和其他反應器的聯(lián)合運行20-21
• 1.4.3 微生物電解池的擴大化嘗試21-22
• 1.5 課題研究內(nèi)容22-24
• 1.5.1 課題來源22
• 1.5.2 研究目的與意義22-23
• 1.5.3 技術(shù)路線23-24
• 第2章 實驗設計及材料方法24-31
• 2.1 引言24
• 2.2 實驗設計24
• 2.3 廢水來源24-25
• 2.4 反應器的構(gòu)建25-28
• 2.4.1 EGSB的構(gòu)建25-26
• 2.4.2 ABR- MEC反應器的構(gòu)建26-27
• 2.4.3 MEC電極制作27
• 2.4.4 接種和啟動27-28
• 2.5 評價指標及收集方式28-31
• 2.5.1 EGSB數(shù)據(jù)采集28-29
• 2.5.2 ABR- MEC數(shù)據(jù)采集29-31
• 第3章 接種物對EGSB反應器啟動與運行的影響31-47
• 3.1 引言31-32
• 3.2 EGSB反應器的啟動32-43
• 3.2.1 啟動過程中進水COD變化規(guī)律32-33
• 3.2.2 COD去除率的變化33-34
• 3.2.3 pH值的變化34-35
• 3.2.4 ORP的變化35-36
• 3.2.5 液相末端產(chǎn)物的變化36-38
• 3.2.6 產(chǎn)氫指標的變化38-42
• 3.2.7 氣體組分的變化42-43
• 3.3 EGS B的運行與調(diào)試43-46
• 3.3.1 水力停留時間對反應器酸化率的影響43-45
• 3.3.2 水力停留時間對其他參數(shù)的影響45-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第4章 EGSB-MEC反應器的聯(lián)合運行47-57
• 4.1 引言47
• 4.2 AB R- MEC反應器的啟動47-48
• 4.3 EGSB- MEC反應器的聯(lián)合運行48-55
• 4.3.1 出水CO D的變化48-49
• 4.3.2 平均電流和庫倫效率的變化49-50
• 4.3.3 氫氣產(chǎn)量產(chǎn)率的變化50-52
• 4.3.4 氣體組分的變化52
• 4.3.5 能量效率的變化52-54
• 4.3.6 MEC反應器沿程揮發(fā)酸的變化54-55
• 4.4 EGSB- MEC聯(lián)合運行效果55-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 結(jié)論57-58
• 展望58-59
• 參考文獻59-64
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果64-67
• 致謝67

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本文編號：710157