本文關鍵詞：以葡萄糖為底物的CSTR與IC反應器制氫系統(tǒng)運行的研究

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【摘要】：如今經(jīng)濟與科技快速發(fā)展,化石能源的過度開采和使用造成一系列環(huán)境問題,氣候變暖環(huán)境污染日趨嚴重,所以世界各國都在迫切的希望尋找一種新型的清潔能源代替化石能源的使用。氫能作為一種清潔無污染又可以再生且含有巨大能量收益的新能源備受世界各國研究者關注。厭氧發(fā)酵制氫技術通過利用有機廢水作為微生物生長代謝的底物,通過一系列的生化反應制氫具有很好的發(fā)展前景。但是其制氫效率不高是工業(yè)化應用的最大障硪如何提高制氫效率也是目前各國研究者主要研究目標。本文首先用連續(xù)流槽式攪拌反應器(CSTR)用葡萄糖作為進水底物建立乙醇型厭氧生物制氫反應器。實驗首先確立了最佳運行HRT=5 h,主要考察通過調(diào)控進水COD濃度和pH快速啟動反應器以及運行過程中在不同OLR對系統(tǒng)制氫的影響。研究表明：在較低的pH和進水COD濃度環(huán)境下有利于反應器的啟動,在第八天時各指標穩(wěn)定,在進水COD=6000 mg/L時制氫效率最高,產(chǎn)氣量可達到37.4(±3.9)L/d,最大產(chǎn)氣量可達到41.3 L/d同時最大氫氣含量為56.72%,最大制氫量為23.43 L/d,系統(tǒng)運行過程通過調(diào)控pH值穩(wěn)定在4.2～5.7同時在這一階段COD去除率則達到39.45(±2.66)%,ORP穩(wěn)定在-487-445 mV。第二組實驗同樣以葡萄糖作為反應底物利用內(nèi)循環(huán)厭氧反應器(IC)進行厭氧發(fā)酵制氫實驗。同樣確立了最佳運行HRT=5 h,主要考察通過調(diào)控pH值如何快速啟動IC反應器以及運行反應器過程中以不同進水COD濃度對整個系統(tǒng)制氫的影響。研究可知：較低pH值有利于反應器的快速啟動,15 d后反應器成功啟動,運行過程中發(fā)現(xiàn)進水COD濃度為6000 mg/L,溫度為35(±2)℃,在這一階段產(chǎn)氣量可達到38.4(±9.29)L/d,最大產(chǎn)氣量為45.7 L/d同時最大氫氣含量65%最大制氫量為29.7 L/d,這一階段COD去除率達到了最高值48.79%,pH通過調(diào)控穩(wěn)定在4.12～4.56之間,反應過程中氧化還原電位穩(wěn)定在-472～-426 mV。本文還對兩實驗進行了對比得出IC反應器在整個運行中穩(wěn)定性較高,在處理高濃度有機廢水時效果良好制氫效率很高,CSTR反應器可以在低濃度有機廢水處理中表現(xiàn)優(yōu)異能夠快速的建立和運行并在短時間內(nèi)制取氫氣。
【關鍵詞】：生物制氫 CSTR IC 有機負荷 乙醇型發(fā)酵
【學位授予單位】：東北林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ116.2;X703
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 課題背景8
• 1.2 生物制氫技術8-10
• 1.2.1 光合法生物制氫技術9
• 1.2.2 發(fā)酵法生物制氫技術9-10
• 1.2.3 生物制氫技術的應用前景10
• 1.3 厭氧發(fā)酵制氫工藝10-13
• 1.3.1 厭氧發(fā)酵制氫原理10-12
• 1.3.2 利用不同底物發(fā)酵制氫的研究12
• 1.3.3 發(fā)酵法生物制氫的不足12-13
• 1.4 厭氧生物反應器13-15
• 1.4.1 連續(xù)流式混合攪拌反應器13
• 1.4.2 內(nèi)循環(huán)厭氧反應器13
• 1.4.3 其他厭氧生物反應器13-15
• 1.5 本課題的來源、目的和意義15-16
• 1.5.1 本課題來源15
• 1.5.2 本課題的研究目的和意義15
• 1.5.3 本文主要研究內(nèi)容15-16
• 2 實驗材料與方法16-21
• 2.1 實驗裝置16-17
• 2.1.1 CSTR反應器16
• 2.1.2 IC反應器16-17
• 2.2 活性污泥的選擇與培育17-18
• 2.3 實驗底物18
• 2.4 分析項目以及測定方法18-21
• 2.4.1 化學需氧量COD測定18-19
• 2.4.2 系統(tǒng)內(nèi)生物量的測定19
• 2.4.3 液相末端發(fā)酵產(chǎn)物的測定19
• 2.4.4 氣相末端產(chǎn)物的測定19-20
• 2.4.5 實驗過程中氧化還原電位的檢測(ORP)20-21
• 3 以單糖為底物CSTR生物制氫反應器啟動與運行21-31
• 3.1 反應器的啟動21-24
• 3.1.1 通過調(diào)控COD和pH值啟動反應器21-22
• 3.1.2 反應器內(nèi)部氧化還原電位(ORP)變化22-23
• 3.1.3 啟動過程中對化學需氧量的去除及產(chǎn)氣的變化23-24
• 3.2 CSTR反應器的運行24-30
• 3.2.1 反應器運行的發(fā)酵類型25-26
• 3.2.2 反應器運行過程COD的變化26-27
• 3.2.3 反應器運行過程中產(chǎn)氣量和氫氣含量27-28
• 3.2.4 反應器運行過程中pH值和氧化還原電位的變化28-30
• 3.3 本章小結30-31
• 4 以葡萄糖為底物IC反應器單獨啟動和運行31-39
• 4.1 反應過程中發(fā)酵類型的確定31-32
• 4.2 反應器啟動和運行過程中COD的變化32-33
• 4.3 系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)氣量與氫氣含量的變化33-34
• 4.4 反應器啟動和運行過程中pH以及ORP的變化34-36
• 4.5 兩種不同反應器在相同條件下各參數(shù)對比36-37
• 4.6 本章小結37-39
• 結論39-40
• 參考文獻40-44
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文44-45
• 致謝45-46

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本文編號：910662