[发明专利]一种利用厌氧发酵系统制氢产醇的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及生物发酵领域，尤其是涉及一种利用厌氧发酵系统制氢产醇的工艺。

背景技术

能源是人类赖以生存和发展的基础，是发展工业、农业、国防、科学技术和提高人民生活水平的重要物质基础，它的开发和利用程度能够对人类社会的可持续发展产生重要的影响。随着科技的发展和社会生活水平的提高，人们对能源的需求量也与日俱增。地球上作为一级能源的化石能源都是不可再生的，而且它们的储量是十分有限的。随着人类的大量开采和利用，这些珍贵的化石能源将逐渐枯竭。因此人类迫切地需要开发清洁的可再生能源，世界各国对可替代能源的研究兴趣也在日益增加。

微生物具有转化生物质(包括废物废水)为有价值的液体或者气相物质的潜能。2003年3月，一项新的欧盟指令已确定，即在今后几年里，在运输部门扩大使用生物燃料。生物燃料的生产将有助于处理农产品的过剩以及为进一步为减少二氧化碳的释放作出贡献。乙醇既可作为汽油燃料的补充以用作运输，又可作为生物制取柴油的底物。因此，生物质原料转化为生物乙醇和/或生物柴油成为当今生物能源技术的研究热点。

另一方面，由于氢气的高热量、可循环再生和无污染等优点，被认为是未来理想的清洁能源。而且，在最近十年，氢气以及它作为交通运输目的(汽车)燃料和发电的潜在应用，已经引起广泛关注。发酵制氢具有无需光照条件、可利用有机废物/废水等多种碳源作为底物、有价值的代谢产物(如乙醇、丁酸和乙酸)而更具吸引力。目前研究发现，厌氧发酵制氢的主要底物是碳水化合物(糖类)，因此，富含大量碳水化合物的废物/废水被认为是制氢的潜在能源。

到目前为止，关于厌氧发酵生物技术的研究多集中在生物制氢和生物制沼气，然而，如果能在生物制氢的同时，制取出较高含量的乙醇，这样既能减少生产成本，又能提高生物燃料的产量，具有更加广泛的研究价值和实际的生产意义，大大提高了生物燃料领域的发展。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种原料易得、操作简单、产率高的利用厌氧发酵系统制氢产醇的工艺。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种利用厌氧发酵系统制氢产醇的工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：

(1)将生活污水沟底泥经直径0.5mm的筛网过滤去除固体杂质，用糖蜜废水稀释至溶液中的COD为10000mg/L，然后添加氮磷复合肥，控制溶液中的COD∶N∶P的重量比为1000∶5∶1，在氧气气氛下驯化2周；

(2)将驯化后得到污泥接种于连续流搅拌槽式反应器中，控制反应温度为35～40℃，水力停留时间为4～6h，利用糖蜜废水将反应器中COD浓度调节为2000～6000mg/L；

(3)将糖蜜废水与污泥充分混合24～30h，即发酵得到氢气和液态乙醇。

步骤(2)中所述的污泥的接种量为12～18g/L。

所述的连续流搅拌槽式反应器外缠绕有电热丝，控制反应器内的温度。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明具有原料易得、操作简单、产率高、分离简便的优点，适合于工业生产；

(2)本发明在发酵生物制氢的同时，制取出了较高含量的液态乙醇；

(3)本发明得到一种新型的厌氧混合培养制氢产醇复合能源生产发酵系统，具有较高的应用价值。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种用于厌氧混合培养发酵系统的制氢产醇复合能源生产方法，该方法包括以下工艺步骤：

(1)生活污水沟底泥经直径0.5mm的筛网过滤去除固体杂质，用糖蜜废水稀释后COD为10000mg/L并添加氮磷复合肥(COD∶N∶P保持在1000∶5∶1)，好氧曝气驯化2周；

(2)连续流搅拌槽式反应器接种污泥量(挥发性悬浮固体)为17.74g/L，通过外缠电热丝将温度控制在36℃，稀释糖蜜废水至COD为4000mg/L并利用计量泵泵入反应器内，调节进水流速控制水力停留时间为6h。

(3)当糖蜜废水进入反应器与驯化后污泥充分混合24小时以上，氢气和液态乙醇分别从反应器气相和液相出口排出。

(4)测量氢气和液态乙醇的含量，通过热量值计算出热能。

实施例2

一种用于厌氧混合培养发酵系统的制氢产醇复合能源生产方法，该方法包括以下工艺步骤：