添加劑存在下餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫條件優(yōu)化研究
在化石能源逐漸耗竭中,能源問題的重要性越來越突出,而清潔燃料——氫能逐漸成為人們研究的熱點,尤其是以富含碳水化合物的廢棄物質(zhì)為基質(zhì)進行的生物產(chǎn)氫,由于在產(chǎn)生清潔能源的同時實現(xiàn)廢棄物的治理和減排而受到廣泛關(guān)注。
本文針對餐廚垃圾厭氧消化產(chǎn)氫的特點,主要研究了添加添加劑以后,厭氧消化體系條件的優(yōu)化,包括添加劑的最佳添加比例、反應溫度、氨氮濃度、含鹽量等;考察了不同接種污泥條件下,微生物種群演替過程;測定了水解酶活性,探討了復合堿劑促進產(chǎn)氫過程的機理。主要研究成果如下:
(1)添加表面活性劑與酶的混合物能夠抑制產(chǎn)甲烷菌等耗氫菌的生長,提高體系氫氣的產(chǎn)量。添加劑的最佳加入量為接種污泥投加量的4%,試驗獲得的最大氫氣濃度為50%,最大氫氣產(chǎn)量為114.5mLH2/gVS。
(2)提高溫度能夠明顯加快氫氣產(chǎn)生的速度并縮短停滯時間,從而能夠減少反應器的體積:對三種溫度下氫氣累積體積濃度采用Gompertz方程進行數(shù)學模擬結(jié)果表明:反應溫度為50℃的體系,幾乎沒有氫氣產(chǎn)生;35℃條件下,反應停滯時間僅為4.3h,比25℃時縮短9.7h,而且35℃可獲得7.09mL/h•gVS的產(chǎn)氫速率。此外,產(chǎn)生相同的氫氣,35℃條件比25℃下需要的時間縮短了大約70h,因此實際應用中,應該選擇35℃作為反應的溫度。同時,要控制體系初始含水率90%左右。
(3)以微生物生長動力學為基礎,推斷出氫氣含量的變化與產(chǎn)氫菌的變化之間存在dr,:k的比例關(guān)系,其系數(shù)k為產(chǎn)氫菌的產(chǎn)氫活講講試驗進行模擬得出表示產(chǎn)氫細菌的比增殖速率及衰減常數(shù)的系數(shù)如=0.0258及產(chǎn)氫菌產(chǎn)氫過程遲緩期、指數(shù)期、穩(wěn)定期、衰亡期的k分別為0.,,y0.314、0.000、-0.782。并且,也可根據(jù)≥來判斷產(chǎn)氫菌生長的各個階段班中微生物菌群的優(yōu)勢程度。
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