两个人的电影免费视频_国产精品久久久久久久久成人_97视频在线观看播放_久久这里只有精品777_亚洲熟女少妇二三区_4438x8成人网亚洲av_内谢国产内射夫妻免费视频_人妻精品久久久久中国字幕

一種利用含糖廢水厭氧序批式發(fā)酵持續(xù)產(chǎn)氫的方法

文檔序號:512717閱讀:206來源:國知局
一種利用含糖廢水厭氧序批式發(fā)酵持續(xù)產(chǎn)氫的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用含糖廢水厭氧發(fā)酵持續(xù)產(chǎn)氫的方法。該方法選用含高濃度微生物的厭氧序批式反應(yīng)器采用高溫厭氧技術(shù)制氫,包括厭氧序批式反應(yīng)器的啟動和批次運(yùn)行;啟動過程以未預(yù)處理的中溫厭氧顆粒污泥為接種物,經(jīng)一段時間培養(yǎng),產(chǎn)氫率達(dá)到一較高值,成功實現(xiàn)反應(yīng)器的啟動;啟動成功后,控制一定的沉淀時間,排出一定體積的上清液,再加入同樣體積的含糖廢水,并維持初始pH值在一恒定范圍內(nèi),按照啟動的方法繼續(xù)培養(yǎng);再按此方法連續(xù)批次運(yùn)行。整個運(yùn)行過程中污泥的流失量很少,可保持反應(yīng)器中微生物的濃度很高。本發(fā)明不僅能在較短時間內(nèi)實現(xiàn)厭氧序批式產(chǎn)氫反應(yīng)器的啟動,而且反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定,可以實現(xiàn)含糖廢水的持續(xù)產(chǎn)氫。
【專利說明】一種利用含糖廢水厭氧序批式發(fā)酵持續(xù)產(chǎn)氫的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于可再生能源和環(huán)境【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種利用含糖廢水厭氧序批式發(fā)酵持續(xù)產(chǎn)氫的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]氫氣被認(rèn)為是人類未來的清潔能源,氫氣的燃燒產(chǎn)物為水,對環(huán)境不會造成污染。近十幾年來,由于生物發(fā)酵制氫成本低,反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點而成為研究學(xué)者競相研究的熱點。通過含糖廢水厭氧發(fā)酵制取氫氣,不僅可以減少污染,還可以獲得氫氣。但是生物發(fā)酵制氫在連續(xù)流的操作中存在著污泥流失、產(chǎn)氫率低以及產(chǎn)氫率不穩(wěn)定等問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決生物發(fā)酵法制取氫氣在連續(xù)流的操作中存在著污泥流失、產(chǎn)氫率低以及產(chǎn)氫率不穩(wěn)定等問題,提供一種新的制氫工藝,即利用含糖廢水通過厭氧序批式反應(yīng)器(ASBR)進(jìn)行厭氧序批式發(fā)酵的持續(xù)產(chǎn)氫的方法。該方法不僅能夠在較短的時間內(nèi)實現(xiàn)ASBR的啟動,而且反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定,可以實現(xiàn)含糖廢水高效持續(xù)產(chǎn)氫。
[0004]本發(fā)明的構(gòu)思如下:選用含有高微生物濃度的厭氧序批式反應(yīng)器,采用高溫厭氧技術(shù)(溫度控制在60±1°C),將配制好的一定濃度的含糖廢水(含葡萄糖和營養(yǎng)物質(zhì))加入?yún)捬跣蚺椒磻?yīng)器,充分利用厭氧活性污泥中的微生物在高溫條件下活性高的優(yōu)勢而實現(xiàn)持續(xù)產(chǎn)氫。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案解決的:
[0006]一種利用含糖廢水厭氧序批式發(fā)酵持續(xù)產(chǎn)氫的方法,按如下步驟進(jìn)行:
[0007]第一步,厭氧序批式產(chǎn)氫反應(yīng)器的啟動:把一定體積(污泥占反應(yīng)物總體積的20-25%)的未預(yù)處理的中溫厭氧顆粒污泥接種到厭氧反應(yīng)器中,加入含糖廢水(糖濃度維持10_20g/L),用鹽酸或氫氧化鈉(也可用碳酸氫鈉或碳酸鈉)調(diào)節(jié)發(fā)酵液初始pH值為
5.8-6.2,沖入氮?dú)夂瓦B接集氣袋后,放在60±1°C的水浴鍋中培養(yǎng);經(jīng)過一段時間的培養(yǎng),產(chǎn)氫率達(dá)到一個穩(wěn)定值,即成功實現(xiàn)反應(yīng)器的啟動。
[0008]第二步,厭氧序批式產(chǎn)氫反應(yīng)器的批次運(yùn)行:啟動成功后,厭氧反應(yīng)器轉(zhuǎn)入批次運(yùn)行階段。將啟動后的反應(yīng)器沉淀一段時間,取出一半體積的上清液,補(bǔ)加同樣體積的含糖廢水,此時的含糖廢水中含有一定濃度的碳酸氫鈉和碳酸鈉,以增加反應(yīng)器的緩沖能力,使得初始pH值在5.8-6.2。沖入氮?dú)夂瓦B接集氣袋后,放在60 ± I °C的水浴鍋中培養(yǎng),至氫氣完全產(chǎn)出,即完成一個批次的運(yùn)行;以后按此方法連續(xù)批次運(yùn)行,即可實現(xiàn)含糖廢水高溫厭氧持續(xù)產(chǎn)氫。
[0009]上述啟動過程中的接種物中溫厭氧顆粒污泥為各種來源渠道的污泥,包括下水道污泥、活性污泥、牛糞、豬糞、雞糞中的一種或幾種。整個運(yùn)行過程中避免厭氧污泥的流失。
[0010]本發(fā)明的有益效果:
[0011]本發(fā)明提供了一種含有高濃度微生物的含糖廢水的持續(xù)產(chǎn)氫的方法,包括厭氧序批式產(chǎn)氫反應(yīng)器的啟動和批次運(yùn)行;一方面提供了厭氧序批式產(chǎn)氫反應(yīng)器的啟動的方法,克服了厭氧產(chǎn)氫反應(yīng)器啟動過程長的不足(現(xiàn)有的厭氧序批式產(chǎn)氫反應(yīng)器的啟動,很多是由于污泥濃度和pH值設(shè)置不當(dāng),很難啟動;或者即便是能啟動,但產(chǎn)氫率也很低,而且一般的啟動時間也要7-10d。);另一方面能夠使得含糖廢水在厭氧發(fā)酵過程中盡可能多的產(chǎn)生氫氣,使得產(chǎn)氫率與其他連續(xù)流產(chǎn)氫相比高出很多。此外反應(yīng)器的接種污泥來源廣泛,整個運(yùn)行過程中,污泥的流失量很少,可以保持反應(yīng)器中微生物的濃度很高,不需要定期往反應(yīng)器中投加污泥,節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用。
[0012]本發(fā)明不僅能夠在較短的時間內(nèi)實現(xiàn)厭氧序批式產(chǎn)氫反應(yīng)器的啟動,而且反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定,可以實現(xiàn)含糖廢水的持續(xù)產(chǎn)氫。

【具體實施方式】
[0013]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0014]針對在連續(xù)流產(chǎn)氫反應(yīng)器中厭氧污泥流失的問題,本發(fā)明采用厭氧序批式產(chǎn)氫反應(yīng)器進(jìn)行的一種利用含糖廢水厭氧序批式發(fā)酵持續(xù)產(chǎn)氫的方法,具體實施步驟如下:
[0015]實施例1
[0016]以配制好的葡萄糖(六碳糖)溶液為模擬廢水:
[0017](I)厭氧序批式產(chǎn)氫反應(yīng)器的啟動:厭氧反應(yīng)器的有效體積為200mL,把50mL未經(jīng)過預(yù)處理的中溫厭氧顆粒污泥(污泥占反應(yīng)物總體積的25%,VSS42g/L,pH7.5)加入?yún)捬醴磻?yīng)器,之后加入150mL含糖廢水(含葡萄糖濃度20g/L和營養(yǎng)物質(zhì)),用2mol/L的鹽酸調(diào)節(jié)發(fā)酵液的初始pH值為6.0,用高純氮(99.99%)曝氣lOmin,充分趕走反應(yīng)器內(nèi)的氧氣,然后密閉厭氧反應(yīng)器,連接集氣袋,將厭氧反應(yīng)器置于60± 1°C的水浴鍋(轉(zhuǎn)速為150r/min)中連續(xù)培養(yǎng)2.5天。2.5天后,采集氣體進(jìn)行分析計算,得出產(chǎn)氫率為1.63mol-H2/mol-glucose (葡萄糖),表明厭氧序批式產(chǎn)氫反應(yīng)器啟動成功。
[0018](2)厭氧序批式產(chǎn)氫反應(yīng)器的批次運(yùn)行:間歇啟動成功后,厭氧反應(yīng)器進(jìn)入批次運(yùn)行階段。首先將啟動成功后的厭氧反應(yīng)器沉淀l.0h,取出10mL上清液,再加入10mL含糖廢水(含葡萄糖濃度20g/L、營養(yǎng)物質(zhì)、4g/L的碳酸氫鈉和2g/L的碳酸鈉),控制反應(yīng)器中的初始pH值為6.0左右,用高純氮(99.99%)曝氣lOmin,充分趕走反應(yīng)器內(nèi)的氧氣,然后密閉厭氧反應(yīng)器,連接好集氣袋,將厭氧反應(yīng)器置于60土1°C的水浴鍋(轉(zhuǎn)速為150r/min)中連續(xù)培養(yǎng)2.5天,至氫氣完全產(chǎn)出。以后按此方法連續(xù)運(yùn)行,可以實現(xiàn)含糖廢水高溫厭氧批次持續(xù)產(chǎn)氫。即:前一批次運(yùn)行結(jié)束后,控制沉淀時間為1.0h,排出10mL的上清液,再加入10mL的含糖廢水,即進(jìn)入后一批次的運(yùn)行。啟動和批次運(yùn)行的整個過程中避免厭氧污泥的流失。批次運(yùn)行可以逐漸增加產(chǎn)氫率,運(yùn)行8批后產(chǎn)氫率基本恒定,再持續(xù)運(yùn)行多批,產(chǎn)氫率沒有降低,穩(wěn)定期的產(chǎn)氫率為2.15±0.14mol-H2/mol_glucose。
[0019]實施例2
[0020]以配制好的果糖(六碳糖)溶液為模擬廢水:
[0021](I)厭氧序批式產(chǎn)氫反應(yīng)器的啟動:厭氧反應(yīng)器的有效體積為200mL,把40mL未經(jīng)過預(yù)處理的中溫厭氧顆粒污泥(污泥占反應(yīng)物總體積的20%,VSS42g/L,pH7.5)加入?yún)捬醴磻?yīng)器,之后加入160mL含糖廢水(含果糖濃度10g/L和營養(yǎng)物質(zhì)),用2mol/L的氫氧化鈉調(diào)節(jié)發(fā)酵液的初始PH值為6.2,用高純氮(99.99%)曝氣lOmin,充分趕走反應(yīng)器內(nèi)的氧氣,然后密閉厭氧反應(yīng)器,連接集氣袋,將厭氧反應(yīng)器置于60土 1°C的水浴鍋(轉(zhuǎn)速為150r/min)中連續(xù)培養(yǎng)2.75天。2.75天后,采集氣體進(jìn)行分析計算,得出產(chǎn)氫率為1.42mol-H2/mol-fructose(果糖),表明厭氧序批式產(chǎn)氫反應(yīng)器啟動成功。
[0022]( 2 )厭氧序批式產(chǎn)氫反應(yīng)器的批次運(yùn)行:間歇啟動成功后,厭氧反應(yīng)器進(jìn)入批次運(yùn)行階段。首先將啟動成功后的厭氧反應(yīng)器沉淀0.5h,取出10mL上清液,再加入10mL含糖廢水(含果糖濃度10g/L、營養(yǎng)物質(zhì)、2g/L的碳酸氫鈉和lg/L的碳酸鈉),控制反應(yīng)器中的初始PH值為6.2左右,用高純氮(99.99%)曝氣lOmin,充分趕走反應(yīng)器內(nèi)的氧氣,然后密閉厭氧反應(yīng)器,連接好集氣袋,將厭氧反應(yīng)器置于60土1°C的水浴鍋(轉(zhuǎn)速為150r/min)中連續(xù)培養(yǎng)2.75天,至氫氣完全產(chǎn)出。以后按此方法連續(xù)運(yùn)行,可以實現(xiàn)含糖廢水高溫厭氧批次持續(xù)產(chǎn)氫。即:前一批次運(yùn)行結(jié)束后,控制沉淀時間為0.5-1.0h,排出10mL的上清液,再加入10mL的含糖廢水,即進(jìn)入后一批次的運(yùn)行。啟動和批次運(yùn)行的整個過程中避免厭氧污泥的流失。批次運(yùn)行可以逐漸增加產(chǎn)氫率,運(yùn)行8批后產(chǎn)氫率基本恒定,再持續(xù)運(yùn)行多批,產(chǎn)氫率沒有降低,穩(wěn)定期的產(chǎn)氫率為1.91±0.llmol-H2/mol-fructose。
[0023]實施案例3
[0024]以配制好的木糖(五碳糖)溶液為模擬廢水:
[0025](I)厭氧序批式產(chǎn)氫反應(yīng)器的啟動:厭氧反應(yīng)器的有效體積為200mL,把45mL未經(jīng)過預(yù)處理的中溫厭氧顆粒污泥(污泥占反應(yīng)物總體積的22.5%,VSS42g/L,pH7.5)加入?yún)捬醴磻?yīng)器,之后加入155mL含糖廢水(含木糖濃度15g/L和營養(yǎng)物質(zhì)),用2mol/L的碳酸氫鈉調(diào)節(jié)發(fā)酵液的初始pH值為5.8,用高純氮(99.99%)曝氣lOmin,充分趕走反應(yīng)器內(nèi)的氧氣,然后密閉厭氧反應(yīng)器,連接集氣袋,將厭氧反應(yīng)器置于60土 TC的水浴鍋(轉(zhuǎn)速為150r/min)中連續(xù)培養(yǎng)3天。3天后,采集氣體進(jìn)行分析計算,得出產(chǎn)氫率為1.45mol-H2/mol-xylose (木糖),表明厭氧序批式產(chǎn)氫反應(yīng)器啟動成功。
[0026]( 2 )厭氧序批式產(chǎn)氫反應(yīng)器的批次運(yùn)行:間歇啟動成功后,厭氧反應(yīng)器進(jìn)入批次運(yùn)行階段。首先將啟動成功后的厭氧反應(yīng)器沉淀0.5-1.0h,取出10mL上清液,再加入10mL含糖廢水(木糖濃度15g/L、營養(yǎng)物質(zhì)、3g/L的碳酸氫鈉和1.5g/L的碳酸鈉),控制反應(yīng)器中的初始PH值為5.8左右,用高純氮(99.99%)曝氣lOmin,充分趕走反應(yīng)器內(nèi)的氧氣,然后密閉厭氧反應(yīng)器,連接好集氣袋,將厭氧反應(yīng)器置于60土 1°C的水浴鍋(轉(zhuǎn)速為150r/min)中連續(xù)培養(yǎng)3天,至氫氣完全產(chǎn)出。以后按此方法連續(xù)運(yùn)行,可以實現(xiàn)含糖廢水高溫厭氧批次持續(xù)產(chǎn)氫。即:前一批次運(yùn)行結(jié)束后,控制沉淀時間為0.5-1.0h,排出10mL的上清液,再加入10mL的含糖廢水,即進(jìn)入后一批次的運(yùn)行。啟動和批次運(yùn)行的整個過程中避免厭氧污泥的流失。批次運(yùn)行可以逐漸增加產(chǎn)氫率,運(yùn)行8批后產(chǎn)氫率基本恒定,再持續(xù)運(yùn)行多批,產(chǎn)氫率沒有降低,穩(wěn)定期的產(chǎn)氫率為2.13±0.05mOl-H2/mOl-XylOSe。
[0027]綜合以上實施例結(jié)果,本發(fā)明所取得的效益包括:
[0028](I)中溫厭氧污泥來源廣泛,易于獲取,按照本發(fā)明的方法在2.5-3天內(nèi)可實現(xiàn)高溫厭氧序批式產(chǎn)氫反應(yīng)器的啟動。
[0029](2)厭氧產(chǎn)氫過程中含糖廢水中六碳糖或五碳糖濃度為10_20g/L,屬于中、高濃度范圍。因此,本發(fā)明可以為富含糖的中、聞濃度有機(jī)廢水廣氧提供關(guān)鍵技術(shù),穩(wěn)定期產(chǎn)氫率可維持在 2.15±0.14mo_H2/mol-glucose、1.91 ±0.llmol_H2/mol-fructose、
2.13±0.05mol-H2/mol_xylose。
[0030](3)與連續(xù)流造成的污泥流失相比,厭氧序批式產(chǎn)氫反應(yīng)器中的微生物濃度較高,中、高濃度的糖對微生物的抑制作用相對較弱,產(chǎn)氫滯后時間短,產(chǎn)氫速率快。
[0031] 上述對實施例的描述是為了便于該【技術(shù)領(lǐng)域】的研究和技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域的研究和技術(shù)人員可以很容易地對這些實例做出修改,并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此,本發(fā)明不局限于這里的實例,本領(lǐng)域研究和技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的提示,對于本發(fā)明所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種利用含糖廢水厭氧發(fā)酵持續(xù)產(chǎn)氫的方法,其特征在于,按如下步驟進(jìn)行: 第一步,厭氧序批式產(chǎn)氫反應(yīng)器的啟動:把一定體積的未預(yù)處理的中溫厭氧顆粒污泥接種到厭氧反應(yīng)器中,加入含糖廢水,用鹽酸、氫氧化鈉、碳酸氫鈉或碳酸鈉調(diào)節(jié)發(fā)酵液初始PH值為5.8-6.2,沖入氮?dú)夂瓦B接集氣袋后,放在60 ± I °C的水浴鍋中培養(yǎng);經(jīng)過一段時間的培養(yǎng),產(chǎn)氫率達(dá)到一個穩(wěn)定值,即成功實現(xiàn)反應(yīng)器的啟動;所述接種污泥體積占反應(yīng)物總體積的20-25% ;加入的含糖廢水中糖濃度維持10-20g/L ; 第二步,厭氧序批式產(chǎn)氫反應(yīng)器的批次運(yùn)行:將啟動后的反應(yīng)器沉淀一段時間,取出一定體積的上清液,補(bǔ)加同樣體積的含糖廢水,補(bǔ)加的含糖廢水中含一定濃度的碳酸氫鈉和碳酸鈉,以維持初始PH值在5.8-6.2,沖入氮?dú)夂瓦B接集氣袋后,放在60 土 1°C的水浴鍋中培養(yǎng),至氫氣完全產(chǎn)出;以后按此方法連續(xù)批次運(yùn)行,即實現(xiàn)含糖廢水高溫厭氧持續(xù)產(chǎn)氫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利 用含糖廢水厭氧發(fā)酵持續(xù)產(chǎn)氫的方法,其特征在于:第二步反應(yīng)器的批次運(yùn)行過程中,反應(yīng)器啟動成功后,控制沉淀時間0.5-1.0h,排出一半體積的上清液,再加入同樣體積的含糖廢水,并維持初始PH值在5.8-6.2,按照啟動的方法繼續(xù)培養(yǎng),至氫氣完全產(chǎn)出,即完成一個批次的運(yùn)行;前一批次運(yùn)行結(jié)束后,控制沉淀時間為0.5-1.0h,排出一半體積的上清液,再加入同樣體積的含糖廢水,即進(jìn)入后一批次的運(yùn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用含糖廢水厭氧發(fā)酵持續(xù)產(chǎn)氫的方法,其特征在于:第二步反應(yīng)器批次運(yùn)行過程中,在投加的含糖廢水中,含有4g/L的碳酸氫鈉和2g/L的碳酸鈉,以維持反應(yīng)器中的初始pH值在5.8-6.2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的利用含糖廢水厭氧發(fā)酵持續(xù)產(chǎn)氫的方法,其特征在于:所述啟動過程中的接種物中溫厭氧顆粒污泥為下水道污泥、活性污泥、牛糞、豬糞、雞糞中的一種或幾種;啟動和批次運(yùn)行的整個過程中避免厭氧污泥的流失。
【文檔編號】C12P3/00GK104073521SQ201310102834
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月27日
【發(fā)明者】鄒中海, 謝麗, 曹榕, 羅剛, 周琪 申請人:鄒中海, 謝麗, 曹榕, 羅剛, 周琪
網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
1
尼勒克县| 体育| 长乐市| 蚌埠市| 托里县| 仙居县| 新兴县| 双桥区| 攀枝花市| 兴海县| 石林| 广西| 甘泉县| 巴楚县| 阿拉善左旗| 乳山市| 罗定市| 金寨县| 大田县| 赣榆县| 孝义市| 栾城县| 东港市| 屯留县| 青铜峡市| 轮台县| 宁德市| 石楼县| 中卫市| 尤溪县| 六枝特区| 兴山县| 盐城市| 台北市| 平塘县| 曲阳县| 佛坪县| 大新县| 扶余县| 金昌市| 常山县|