生物制氢反应系统的启动负荷与乙醇型发酵

采用连续流搅拌槽式反应器(CSTR),以糖蜜废水为底物,研究了COD容积负荷对生物制氢反应系统启动过程中形成的乙醇型发酵产氢能力的影响。研究表明,在污泥接种量不小于6.24 gVSS/L、启动负荷为7.0 kgCOD/m3.d、水力停留时间(HRT)为6 h、系统pH、氧化还原电位(ORP)分别在4.0~4.3、-440~-470mV之间等条件下,可在30 d内完成乙醇型发酵菌群的驯化,实现生物制氢反应系统的快速启动。由不同启动负荷(3.0、7.0、10.0 kgCOD/m3.d)条件下形成的乙醇型发酵菌群,在相同的运行条件下其产氢能力存在着差异。当系统容积负荷为30 kgCOD/m3.d时,由启动负荷为7.0 kgCOD/m3.d条件下驯化形成的乙醇型发酵菌群比由启动负荷为3.0 kgCOD/m3.d条件下驯化形成的乙醇型发酵菌群产氢能力高56%。     

基于UASB反应器的厨余厌氧发酵产氢研究

针对目前厨余连续流发酵产氢处理负荷不高、产氢率较低的难题,采用UASB反应器进行厨余发酵产氢研究。在温度为30℃,进水COD浓度为2 000~10 000 mg/L,水力停留时间为2~6 h条件下,产氢速率最大达到17.04 L/(L.d)。反应器内有颗粒污泥的形成,平均生物量达到6.17 g/L,为氢气的产生提供了有利保障。当出水pH为4.2~4.4,碱度为260~340 mg/L的条件下,乙醇和乙酸占挥发酸总量的89.2%,形成稳定的乙醇型发酵类型,反应器最高处理负荷COD达到60 kg/(m3.d)。试验结果表明,UASB反应器具有更高的产氢效能和更加稳定的产氢效果,能够为厨余发酵产氢提供有利的保障。     

生物制氢混合培养系统启动与运行的人工操作

采用连续流搅拌槽式反应系统(CSTR)作为反应装置,以糖蜜废水为发酵底物,污水处理厂剩余污泥为反应的启动污泥,着重对pH和氧化还原电位(ORP)调控下生物制氢反应器乙醇型发酵的启动进行了研究.结果表明:在温度为(35±1)℃,水力停留时间(HRT)为6h,进水COD为4000mg/L时,通过调节ORP和系统pH值可在约33d实现生物制氢反应器中微生物的主要代谢类型为乙醇型发酵,并实现稳定产氢.     

有机废水发酵法生物制氢中试研究

利用厌氧细菌的产酸发酵作用进行生物制氢的生物制氢技术 ,在世界范围内受到普遍重视。然而 ,多数研究都集中在纯菌种的产氢机理上 ,而对混合菌种的研究较少。该文在小试研究成果的基础上 ,利用驯化的厌氧活性污泥进行了中试规模的生物制氢试验研究 ,获得了 30mol/kgVSS .d的持续产氢能力。试验结果表明 ,将运行参数控制在温度 35℃、pH4 0～ 4 5、HRT4～ 6h、ORP - 10 0～ - 12 5mV、进水碱度 30 0～ 5 0 0mg/L (以CaCO3 计 )、容积负荷 35～ 5 5kgCOD/m3 ·d等范围时 ,发酵法生物制氢反应器的最大持续产氢能力可达 5 7m3 /m3 ·d。中试制氢反应器具有良好的抗负荷冲击能力和运行稳定性 ,对制糖废水中的COD去除率可达到 2 0 %以上 ,去除单位COD可获得 2 6mol/kgCOD的产氢率。     

生物制氢反应器产氢产乙酸菌群对挥发酸的转化

采用间歇培养的方式,利用取自生物制氢反应器的厌氧活性污泥考察了活性污泥中产氢产乙酸菌群对乙醇、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和乳酸的转化和产氢。结果表明,培养时间为44h时,厌氧活性污泥发酵葡萄糖的累计产气量为356mL,累计产氢量为209mL,氢气含量为58.7%。发酵产物的组成成分乙醇为427.1mg/L、乙酸为716.5mg/L、丙酸为172.5mg/L、丁酸为689.4mg/L、戊酸为123.6mg/L。发酵生物制氢反应器厌氧活性污泥中产氢产乙酸菌群能够对乙醇和乳酸进行产氢产乙酸转化,厌氧污泥转化乙醇形成的乙酸含量约为270mg/L,累计产氢量为15mL;转化乳酸形成的乙酸含量约为190mg/L,累计产氢量为7mL。厌氧污泥不能对乙酸、丙酸、丁酸和戊酸进行产氢产乙酸转化,培养过程中也没有气体生成,分析认为产氢产乙酸菌群对挥发酸的转化不是发酵生物制氢反应器产氢的主要途径。     

连续流生物制氢反应器中有机负荷对产氢的影响

采用连续流搅拌槽式反应系统(CSTR)作为反应装置,以红糖水为发酵底物,污水处理厂剩余污泥为反应的启动污泥,在进水p H值为7.0±0.1、氧化还原电位(ORP)为-420 m V、温度(35±1)℃、水力停留时间(HRT)为6 h等影响因子调控下,达到稳定产氢(主要为乙醇型发酵)。在其他参数不变的条件下,通过改变有机负荷,着重研究其对产氢能力的影响,同时调节p H值使微生物保持较高活性。结果表明,当有机负荷从12 kg/(m3·d)上升为32 kg/(m3·d)时,产气和产氢速率均有持续增大的趋势。当有机负荷为32 kg/(m3·d)时,达最大产气速率(18.6 L/d),产氢速率为6.4 L/d,较初始有机负荷12 kg/(m3·d)时分别提高89%和87%。在系统运行过程中,进水p H值降低至5.85时,厌氧发酵微生物活性受到抑制,产氢速率有所下降,ORP上升至-328 m V。此时,向反应器内投加一定量的Na OH调节p H值,使反应器保持较高产氢速率的乙醇型发酵类型。     

丁酸型发酵产氢的运行稳定性

着重对发酵法生物制氢反应系统的丁酸型发酵的运行稳定性进行了研究分析。结果表明,在有机负荷大于21kgCOD/m3·d的条件下,丁酸型发酵具有不稳定性,在负荷冲击下容易转变为丙酸含量较高的发酵类型,从而导致系统产氢能力的下降。分析认为,NADH/NAD+的平衡调节能力是影响系统运行稳定性的一个关键因素。在高负荷条件下,由于丁酸型发酵的产丁酸过程不能氧化过剩的NADH+H+,导致产乙酸过程生成的剩余NADH+H+在系统内大量积累,使反应系统难以达到氧化还原的平衡状态,最终影响了系统的稳定运行。     

利用OLR和pH调控快速建立生物制氢反应器

以连续流搅拌槽式反应器(CSTR)作为反应装置,以糖蜜废水为底物利用活性污泥制取氢气,着重对有机负荷(OLR)和pH调控下生物制氢反应器乙醇型发酵的快速启动进行了研究.结果表明,在污泥接种量(以 VSS计)为17.74g/L、温度为35℃±1℃、水力停留时间(HRT)为6h的条件下,通过调节进水化学需氧量(COD)质量浓度和系统pH值,约12d就可以快速实现生物制氢反应器中微生物的主要代谢类型为乙醇型发酵,实现稳定的氢气生产.     

厌氧高效产氢细菌的筛选及其耐酸性研究

采用厌氧Hungate技术 ,从生物制氢反应器厌氧活性污泥中分离到 18株发酵产氢细菌 ,并从中优选出 1株高效产氢细菌B4 9。通过间歇试验 ,B4 9获得最大比产氢速率QH2 为 2 5 .0mmol/g·h ,单位体积产氢量YH2 为 1813.8mL/L ,氢气含量为 6 4 .15 %。B4 9菌株为乙醇型发酵产氢细菌 ,具有良好的耐酸性 ,在 pH3.3仍能生长。发酵产氢和细菌生长的最适 pH值约为 3.9～ 4 .2。     

餐厨垃圾与市政污泥协同厌氧制氢影响因素研究

以餐厨垃圾和市政污泥为研究对象,采用协同厌氧制氢工艺研究不同温度、物料配比对厌氧产氢潜力和中间代谢产物变化规律的影响。结果表明,55℃高温发酵时,餐厨垃圾单独厌氧发酵产氢效果最佳,产氢潜力、最大产氢速率分别为342.49 mL、41.48 mL/h,是35℃中温发酵的1.2倍。35℃中温发酵,餐厨垃圾与市政污泥配比为5∶1时氢气含量最高为56.4%。相关性分析表明,pH值与氨氮浓度呈正相关,与还原糖含量、累积产氢量呈显著负相关;还原糖含量与累积产氢量呈正相关,氨氮浓度与累积产氢量呈显著负相关。温度、物料配比和pH值的优化调控对协同厌氧制氢工艺的高效稳定运行具有重要意义。     

SOLAR HYDROGEN PRODUCTION BY USING FERRITES

Hydrogen production by water splitting with Mn(II) ferrite and CaO (or Na₂CO₃) at 1273 K (or 873 K) was studied. The mixed powder of MnFe₂O₄ and CaO (CaO/MnFe₂O₄>3) (or Na₂CO₃) generates H₂ by reaction with H₂O at 1273 K (or 873 K). This H₂ evolution is caused by the oxidation of Mn(II) ion in the ferrite to the Mn(III) ion. The temperature of 873 K is considerably lower for the solar furnace reaction (O₂ releasing step) in the two-step water splitting (1500–2300 K) process. This lower temperature and economical availability of required elements would permit further progress in the direct solar energy absorption/conversion into H₂.     

影响天然混合红螺菌产氢因素的实验研究

研究了以葡萄糖为基质利用天然混合红螺菌生产氢气的影响因素。结果表明，天然混合红螺菌产氢必须在光照、厌氧的条件下进行，在实验范围内较高光强度对天然混合红螺菌的产氢比较有利，并提出天然混合红螺菌产氢的最佳产氢工艺条件，即温度为32℃-40℃，pH值为5—8，接种量为5％～15％。添加有机氮源可使产氢量大幅度提高，天然混合红螺菌在最佳产氢工艺条件下以1％的葡萄糖为基质时的最大产氢量为1．62L／L，具有较好的工程应用前景。     

产氢细菌对不同单双糖的发酵产氢利用与效能

采用间歇培养方法,分别以单糖(葡萄糖、果糖、半乳糖和甘露糖)、双糖(蔗糖)作为产氢微生物培养基中的底物,对产氢微生物培养过程中的产氢效能进行了研究,探索产氢细菌对不同单双糖的发酵产氢的利用与效能.研究结果表明:不同单糖之间的气体产量差别较小,但是底物浓度对氢气产量影响很大;葡萄糖浓度10g/L是产氢菌SUES-1生长、产氢的适宜底物浓度;双糖(蔗糖)的产氢量大于相同浓度单糖(葡萄糖)的产氢量.     

微型燃料重整制氢技术

从重整制氢系统的构成出发,阐述了微尺度技术在其中的应用优势。这一优势得益于微尺度下传热传质的强化对其中所发生的物理化学过程的改善。     

氧化—电解法从硫化氢获取廉价氢气方法的研究

利用硫化氢制取氢气是一种获得廉价氢的方法。采用氧化－电解的双反应器法对含硫化氢气体进行脱硫制氢研究。试验表明：双反应器法可以在较宽的范围内实现对硫化氢的有效吸收；在常压、７０－９０℃时，采用含盐酸（５－７Ｍ）的氯化铁溶液（０．４－０．８Ｍ）处理１５－４０％的含硫化氢气体，硫化氢的一次吸收率可达６０－９０％，并可同时制取氢气和硫磺；电解反应器采用石墨为阳极、镀阳石墨为阴极时，阳、阴极电流效率均接近１     

太阳能制氢关键技术研究

围绕太阳能制氢技术展开论述,首先,介绍太阳能制氢技术的研究现状;其次,对于太阳能制氢技术尤其是光催化制氢技术及热化学循环分解水制氢技术,分别从技术原理、关键材料、技术难点等方面进行详细的论述;最后,对太阳能制氢技术研究给出结论及建议,旨在为未来太阳能制氢技术的研发布局和产业技术突破提供参考和思路。     

利用乙酸光合细菌产氢的研究

通过间歇批次实验研究了不同乙酸浓度对光合细菌产氢速度、底物转化率、能量回收率等方面的影响,同时对氮源浓度进行了优化。研究结果表明:最佳的乙酸浓度为40mmol/L,在此条件下最大产氢速度、底物转化率和能量转化率分别为1.17mL/L、1.09mol-H_2/mol acetate和27.3%。当乙酸浓度为40mmol/L时,最佳的氮源浓度为8～9mmol/L。     

生物质二次裂解制取氢气的研究

采用生物质热解及二次裂解的方法制取富氢气体.通过对生物质热解产生的气液体成份进行二次裂解,实现热解组分中焦油等含氢化合物的深度转化,提高产品气体中氢气的含量,同时解决了热解产品气中焦油不易去除的难题,得到洁净的富氢气体.实验选用稻壳为原料,分析了热解温度和物料滞留时间等因素对热解气体成份的影响,比较了热解气体和二次裂解气体成份的变化,同时分析了水蒸汽、催化剂等因素对裂解气体成份的影响.实验结果表明,热解温度和物料滞留时间的增加提高了热解气体中氢气的含量,二次裂解、水蒸汽和催化剂的引入都能在一定程度上提高产品气中H2的含量.实验最终表明,氢气体积含量可达到60%以上.     

不同预处理方式对颗粒污泥厌氧发酵产氢性能的影响

研究了厌氧颗粒污泥的不同预处理方式对有机废水厌氧发酵产氢的影响.通过对颗粒污泥进行热处理、微波处理、氯仿处理的比较,厌氧反应体系的产氢能力均有一定提高,其中微波处理的效果最佳.当颗粒污泥采用微波处理时间5min后,其产气量和氢气含量达到最大值59.0mL/g·glucose和39.80%,分别是未处理颗粒污泥pH=4.5时的2.5倍和3.6倍.     

活性污泥分离混合菌的光合产氢特性分析

对从沼气池活性污泥分离出以多种光合细菌为主的混合菌种与纯菌种沼泽红假单胞菌Rh.Palustris Z02进行了光合产氢的实验研究,并利用修正的Gompertz方程进行产氢动力学分析.结果表明,混合菌种比纯菌种的光合细菌表现出更高的产氢能力和更好的稳定性.尤其在对蔗糖和可溶性淀粉的利用上,混合菌种对这两种碳源的利用比较充分,产氢率分别为3.47mol H2/mol蔗糖和6.68mmol H2/g可溶性淀粉,氢气含量分别为83.30%和76.06%,气相中没有甲烷气产生.而纯菌种Rh.Palustris Z02产氢率分别只有0.49mol H2/mol蔗糖和1.95mmol H2/g可溶性淀粉.混合菌种的产氢条件较肋Rh Palustris Z02更为宽松,以乙酸钠做碳源为例,混合菌种在温度20～40℃,pH=5～8时产氢较好,甚至在pH=5.0和9.0时,仍有微量氢气产生.而纯菌种Rh.Palustris Z02仅在25～35℃产氢较佳,在20℃仅有微量产氢(0.23mol H2/mol乙酸钠),产氢pH范围6～8,光强产氢范围同混合菌种相似,但是产氢率低于混合菌种.