[发明专利]一种乙醇型混合培养生物制氢系统的制备的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制氢系统的制备方法，尤其是涉及一种乙醇型混合培养生物制氢系统的制备的方法。

背景技术

在全球能源危机的背景下，生物制氢工艺可以利用诸如高浓度有机废水、含碳水化合物物质等一系列可再生资源来生产氢气，因此该技术成为解决能源问题的关键与研究热点。厌氧发酵生物制氢工艺是一种新型的、低能耗的、清洁的废弃物资源化处置方式，暗发酵法生物制氢主要有乙醇型发酵、丁酸型发酵和丙酸型发酵3种发酵类型，不同发酵类型的产氢能力差异明显，其中，乙醇型发酵具有最大的产氢量和产氢速率，为最佳产氢发酵类型，寻求该发酵类型的控制方法对于加快生物制氢的工业化应用具有重要的意义。然而，现有的工艺一般是通过投加小苏打调节pH和投加FeCl₃调节ORP的方法来控制，使混合培养生物制氢系统达到特定的乙醇型发酵，该方法在缓冲性和稳定性方面还有待加强。

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产氢性能好、工艺简单的乙醇型混合培养生物制氢系统的制备的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种乙醇型混合培养生物制氢系统的制备的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将污水处理厂的污泥，进行过滤、沉淀、淘洗后，室温下曝气培养10天，然后将其作为种泥置入反应器中；

(2)将蔗糖溶液加水稀释，然后向其中加入农用氮磷复合肥，得到混合溶液；

(3)使用恒流泵将步骤(2)中得到的混合溶液导入反应器中，然后加入碱性调节剂控制反应器内溶液的pH值为4.0～4.3，加入氧化还原电位调节剂控反应器内溶液的氧化还原电位为-240～-280mV，控制水力停留时间为6h，反应器温度为34～36℃，反应得到乙醇型混合培养生物制氢系统。

所述的反应器为连续流槽式搅拌反应器。

步骤(2)中所述的混合溶液的化学需氧量(COD)浓度为5000～7000mg/L。

步骤(2)中所述的混合溶液中的COD∶N∶P的浓度比为1000∶5∶1。

步骤(3)中所述的碱性调节剂为NaHCO₃-Na₂CO₃混合物。

步骤(3)中所述的氧化还原电位调节剂为半胱氨酸-抗坏血酸混合物。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)运用“NaHCO₃-Na₂CO₃”混合剂和“半胱氨酸-抗坏血酸”混合剂能短时间内使系统环境达到特定生态位范围，建立乙醇型发酵；

(2)混合培养生物制氢系统稳定性加强，具有更好的产氢性能；

(2)混合培养生物制氢系统对有机负荷有较强的缓冲性能；

(3)混合试剂原料易得；

(4)发酵过程调节简单易行。

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

以甜菜汁为底物的混合培养生物制氢系统的乙醇型发酵工艺，该方法包括以下工艺步骤：

(1)先将活性污泥过滤、沉淀、淘洗后，进行驯化培养约10天左右，驯化期间加入适量COD浓度的蔗糖残液(5000mg/L)和一定比例的农用复合肥(4g)，然后接种至生物制氢反应器中；

(2)甜菜厂的蔗糖残液加水稀释成工艺参数范围内的进水COD浓度(5000mg/L)，同时投加一定比例的农用复合肥(4g)；

(3)使用恒流泵，将稀释后的蔗糖残液送至连续流搅拌反应釜，设置水力停留时间为6h，并加热保持反应釜的温度在35℃；

(4)进水中投加“NaHCO₃-Na₂CO₃”混合剂，调节反应区pH在4.0～4.3范围内，同时投加“半胱氨酸-抗坏血酸”混合剂调节反应区ORP，使之在-250～-280mV范围；

(5)采用气相色谱测定出水液相末端产物组分，确定发酵系统达到乙醇型发酵，产生的气体经过装有氢氧化钠饱和溶液的集气瓶后，收集洗滤后的气体即为氢气。

实施例2

以甜菜汁为底物的混合培养生物制氢系统的乙醇型发酵工艺，该方法包括以下工艺步骤：