專利名稱：一種乙醇型混合培養(yǎng)生物制氫系統(tǒng)的制備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制氫系統(tǒng)的制備方法，尤其是涉及一種乙醇型混合培養(yǎng)生物制氫系統(tǒng)的制備的方法。
背景技術(shù)：
在全球能源危機(jī)的背景下，生物制氫工藝可以利用諸如高濃度有機(jī)廢水、含碳水化合物物質(zhì)等一系列可再生資源來生產(chǎn)氫氣，因此該技術(shù)成為解決能源問題的關(guān)鍵與研究熱點(diǎn)。厭氧發(fā)酵生物制氫工藝是一種新型的、低能耗的、清潔的廢棄物資源化處置方式，暗發(fā)酵法生物制氫主要有乙醇型發(fā)酵、丁酸型發(fā)酵和丙酸型發(fā)酵3種發(fā)酵類型，不同發(fā)酵類型的產(chǎn)氫能力差異明顯，其中，乙醇型發(fā)酵具有最大的產(chǎn)氫量和產(chǎn)氫速率，為最佳產(chǎn)氫發(fā)酵類型，尋求該發(fā)酵類型的控制方法對(duì)于加快生物制氫的工業(yè)化應(yīng)用具有重要的意義。然而， 現(xiàn)有的工藝一般是通過投加小蘇打調(diào)節(jié)PH和投加FeCl3調(diào)節(jié)ORP的方法來控制，使混合培養(yǎng)生物制氫系統(tǒng)達(dá)到特定的乙醇型發(fā)酵，該方法在緩沖性和穩(wěn)定性方面還有待加強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種產(chǎn)氫性能好、工藝簡(jiǎn)單的乙醇型混合培養(yǎng)生物制氫系統(tǒng)的制備的方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種乙醇型混合培養(yǎng)生物制氫系統(tǒng)的制備的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)將污水處理廠的污泥，進(jìn)行過濾、沉淀、淘洗后，室溫下曝氣培養(yǎng)10天，然后將其作為種泥置入反應(yīng)器中；(2)將蔗糖溶液加水稀釋，然后向其中加入農(nóng)用氮磷復(fù)合肥，得到混合溶液；(3)使用恒流泵將步驟O)中得到的混合溶液導(dǎo)入反應(yīng)器中，然后加入堿性調(diào)節(jié)劑控制反應(yīng)器內(nèi)溶液的PH值為4. 0 4. 3，加入氧化還原電位調(diào)節(jié)劑控反應(yīng)器內(nèi)溶液的氧化還原電位為-240 _280mV，控制水力停留時(shí)間為6h，反應(yīng)器溫度為34 36°C，反應(yīng)得到乙醇型混合培養(yǎng)生物制氫系統(tǒng)。所述的反應(yīng)器為連續(xù)流槽式攪拌反應(yīng)器。步驟O)中所述的混合溶液的化學(xué)需氧量(COD)濃度為5000 7000mg/L。步驟O)中所述的混合溶液中的COD N P的濃度比為1000 5 1。步驟(3)中所述的堿性調(diào)節(jié)劑為NaHCO3-Na2COdg合物。步驟(3)中所述的氧化還原電位調(diào)節(jié)劑為半胱氨酸-抗壞血酸混合物。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)運(yùn)用“NaHC03-Na2C03”混合劑和“半胱氨酸-抗壞血酸”混合劑能短時(shí)間內(nèi)使系統(tǒng)環(huán)境達(dá)到特定生態(tài)位范圍，建立乙醇型發(fā)酵；(2)混合培養(yǎng)生物制氫系統(tǒng)穩(wěn)定性加強(qiáng)，具有更好的產(chǎn)氫性能；
(2)混合培養(yǎng)生物制氫系統(tǒng)對(duì)有機(jī)負(fù)荷有較強(qiáng)的緩沖性能；(3)混合試劑原料易得；(4)發(fā)酵過程調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單易行。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例1以甜菜汁為底物的混合培養(yǎng)生物制氫系統(tǒng)的乙醇型發(fā)酵工藝，該方法包括以下工藝步驟(1)先將活性污泥過濾、沉淀、淘洗后，進(jìn)行馴化培養(yǎng)約10天左右，馴化期間加入適量COD濃度的蔗糖殘液(5000mg/L)和一定比例的農(nóng)用復(fù)合肥(4g)，然后接種至生物制氫反應(yīng)器中；(2)甜菜廠的蔗糖殘液加水稀釋成工藝參數(shù)范圍內(nèi)的進(jìn)水COD濃度(5000mg/L)， 同時(shí)投加一定比例的農(nóng)用復(fù)合肥Gg)；( 使用恒流泵，將稀釋后的蔗糖殘液送至連續(xù)流攪拌反應(yīng)釜，設(shè)置水力停留時(shí)間為6h，并加熱保持反應(yīng)釜的溫度在35°C ；(4)進(jìn)水中投加“NaHCO3-Na2CO3”混合劑，調(diào)節(jié)反應(yīng)區(qū)pH在4. 0 4. 3范圍內(nèi)，同時(shí)投加“半胱氨酸-抗壞血酸”混合劑調(diào)節(jié)反應(yīng)區(qū)0RP，使之在-250 -280mV范圍；(5)采用氣相色譜測(cè)定出水液相末端產(chǎn)物組分，確定發(fā)酵系統(tǒng)達(dá)到乙醇型發(fā)酵，產(chǎn)生的氣體經(jīng)過裝有氫氧化鈉飽和溶液的集氣瓶后，收集洗濾后的氣體即為氫氣。實(shí)施例2以甜菜汁為底物的混合培養(yǎng)生物制氫系統(tǒng)的乙醇型發(fā)酵工藝，該方法包括以下工藝步驟(1)先將活性污泥過濾、沉淀、淘洗后，進(jìn)行馴化培養(yǎng)約10天左右，馴化期間加入適量COD濃度的蔗糖殘液(5000mg/L)和一定比例的農(nóng)用復(fù)合肥(4g)，然后接種至生物制氫反應(yīng)器中；(2)甜菜廠的蔗糖殘液加水稀釋成工藝參數(shù)范圍內(nèi)的進(jìn)水COD濃度(7000mg/L)， 同時(shí)投加一定比例的農(nóng)用復(fù)合肥Gg)；( 使用恒流泵，將稀釋后的蔗糖殘液送至連續(xù)流攪拌反應(yīng)釜，設(shè)置水力停留時(shí)間為6h，并加熱保持反應(yīng)釜的溫度在35°C ；(4)進(jìn)水中投加“NaHCO3-Na2CO3”混合劑，調(diào)節(jié)反應(yīng)區(qū)pH在4. 2 4. 4范圍內(nèi)，同時(shí)投加“半胱氨酸-抗壞血酸”混合劑調(diào)節(jié)反應(yīng)區(qū)0RP，使之在-240 -270mV范圍；(5)采用氣相色譜測(cè)定出水液相末端產(chǎn)物組分，確定發(fā)酵系統(tǒng)達(dá)到乙醇型發(fā)酵，產(chǎn)生的氣體經(jīng)過裝有氫氧化鈉飽和溶液的集氣瓶后，收集洗濾后的氣體即為氫氣。實(shí)施例3一種乙醇型混合培養(yǎng)生物制氫系統(tǒng)的制備的方法，該方法包括以下步驟(1)將污水處理廠的污泥，進(jìn)行過濾、沉淀、淘洗后，室溫下曝氣培養(yǎng)10天，然后將其作為種泥置入連續(xù)流槽式攪拌反應(yīng)器中；(2)將蔗糖溶液加水稀釋，然后向其中加入農(nóng)用氮磷復(fù)合肥，得到混合溶液，該混合溶液的化學(xué)需氧量(COD)濃度為6000mg/L，混合溶液中的COD N P的濃度比為 1000 :5:1;(3)使用恒流泵將步驟(2)中得到的混合溶液導(dǎo)入反應(yīng)器中，然后加入 NaHCO3-Na2CO3混合物作為堿性調(diào)節(jié)劑控制反應(yīng)器內(nèi)溶液的pH值為4. 0，加入半胱氨酸-抗壞血酸混合物作為氧化還原電位調(diào)節(jié)劑控反應(yīng)器內(nèi)溶液的氧化還原電位為_240mV，控制水力停留時(shí)間為6h，反應(yīng)器溫度為36°C，反應(yīng)得到乙醇型混合培養(yǎng)生物制氫系統(tǒng)。實(shí)施例4一種乙醇型混合培養(yǎng)生物制氫系統(tǒng)的制備的方法，該方法包括以下步驟(1)將污水處理廠的污泥，進(jìn)行過濾、沉淀、淘洗后，室溫下曝氣培養(yǎng)10天，然后將其作為種泥置入連續(xù)流槽式攪拌反應(yīng)器中；(2)將蔗糖溶液加水稀釋，然后向其中加入農(nóng)用氮磷復(fù)合肥，得到混合溶液，該混合溶液的化學(xué)需氧量(COD)濃度為6000mg/L，混合溶液中的COD N P的濃度比為 1000 :5:1;(3)使用恒流泵將步驟(2)中得到的混合溶液導(dǎo)入反應(yīng)器中，然后加入 NaHCO3-Na2CO3混合物作為堿性調(diào)節(jié)劑控制反應(yīng)器內(nèi)溶液的pH值為4. 3，加入半胱氨酸-抗壞血酸混合物作為氧化還原電位調(diào)節(jié)劑控反應(yīng)器內(nèi)溶液的氧化還原電位為_280mV，控制水力停留時(shí)間為6h，反應(yīng)器溫度為34°C，反應(yīng)得到乙醇型混合培養(yǎng)生物制氫系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種乙醇型混合培養(yǎng)生物制氫系統(tǒng)的制備的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)將污水處理廠的污泥，進(jìn)行過濾、沉淀、淘洗后，室溫下曝氣培養(yǎng)10天，然后將其作為種泥置入反應(yīng)器中；(2)將蔗糖溶液加水稀釋，然后向其中加入農(nóng)用氮磷復(fù)合肥，得到混合溶液；(3)使用恒流泵將步驟O)中得到的混合溶液導(dǎo)入反應(yīng)器中，然后加入堿性調(diào)節(jié)劑控制反應(yīng)器內(nèi)溶液的PH值為4. 0 4. 3，加入氧化還原電位調(diào)節(jié)劑控反應(yīng)器內(nèi)溶液的氧化還原電位為-240 _280mV，控制水力停留時(shí)間為6h，反應(yīng)器溫度為34 36°C，反應(yīng)得到乙醇型混合培養(yǎng)生物制氫系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乙醇型混合培養(yǎng)生物制氫系統(tǒng)的制備的方法，其特征在于，所述的反應(yīng)器為連續(xù)流槽式攪拌反應(yīng)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乙醇型混合培養(yǎng)生物制氫系統(tǒng)的制備的方法，其特征在于，步驟O)中所述的混合溶液的化學(xué)需氧量(COD)濃度為5000 7000mg/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乙醇型混合培養(yǎng)生物制氫系統(tǒng)的制備的方法，其特征在于，步驟0)中所述的混合溶液中的COD N P的濃度比為1000 5 1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乙醇型混合培養(yǎng)生物制氫系統(tǒng)的制備的方法，其特征在于，步驟(3)中所述的堿性調(diào)節(jié)劑為NaHCO3-Na2CO3混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乙醇型混合培養(yǎng)生物制氫系統(tǒng)的制備的方法，其特征在于，步驟(3)中所述的氧化還原電位調(diào)節(jié)劑為半胱氨酸-抗壞血酸混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種乙醇型混合培養(yǎng)生物制氫系統(tǒng)的制備的方法，將污泥，進(jìn)行過濾、沉淀、淘洗后，室溫下曝氣培養(yǎng)10天后置入反應(yīng)器中，將蔗糖溶液加水稀釋，然后向其中加入農(nóng)用氮磷復(fù)合肥，得到的混合溶液導(dǎo)入反應(yīng)器中，然后加入堿性調(diào)節(jié)劑和氧化還原電位調(diào)節(jié)劑，控制水力停留時(shí)間為6h，反應(yīng)器溫度為34～36℃，反應(yīng)得到乙醇型混合培養(yǎng)生物制氫系統(tǒng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用堿性調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)反應(yīng)區(qū)pH，以氧化還原電位調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)反應(yīng)區(qū)ORP，迅速建立適合乙醇型發(fā)酵菌群的生態(tài)位，而且具有明顯的緩沖性能和較強(qiáng)的穩(wěn)定性，從而使系統(tǒng)快速穩(wěn)定的達(dá)到高效的乙醇型發(fā)酵產(chǎn)氫。
文檔編號(hào)C02F11/02GK102477450SQ201010558999
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者何佳薇, 劉琨, 李永峰, 焦安英, 趙娜 申請(qǐng)人:上海工程技術(shù)大學(xué)