[发明专利]一种丁酸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的方法，尤其是涉及一种丁酸型混合培养生物制氢系统的制备的方法。

背景技术

化石燃料类能源的开采和使用所引发的环境问题和全球气候变化问题，使得国际上越来越倾向于对清洁新型能源的开发，生物制氢作为一种绿色能源生产技术，具有很大的发展前途和较好的应用前景。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，不同发酵类型的产氢能力差异明显，寻求不同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。

目前的控制丁酸型发酵类型的技术手段主要是采取曝气预处理或加热预处理等物理方法对活性污泥进行预处理，但是还需要寻找更加快捷方便的活性污泥预处理方法，在短时间内使生物制氢系统达到稳定的丁酸型发酵类型。

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发酵菌群富集、产氢能力高、工艺简单的丁酸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：

一种丁酸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、淘洗后驯化，驯化期间加入蔗糖残液、农用复合肥及半胱氨酸，同时对活性污泥进行电离辐射，室温下驯化培养10天，将其作为种泥置入连续流槽式搅拌反应器中；

(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)得到的混合溶液送至连续流槽式搅拌反应器，控制反应器的温度在34～36℃，混合溶液的水力停留时间为5～6h，得到的产物即为丁酸型混合培养生物制氢系统。

步骤(1)中所述的蔗糖残液中的化学需氧量(COD)浓度为5000mg/L。

步骤(1)中所述的蔗糖残液的加入量为20～25ml/100g污泥，农用复合肥的加入量为2g/100g污泥，半胱氨酸的加入量为1.5g～2.5g/100g污泥。

步骤(1)中所述的电离辐射的强度为40～60min/d。

步骤(2)中所述的混合溶液的化学需氧量(COD)浓度为5000～6000mg/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。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)采用“半胱氨酸-电离辐射”理化复合处理手段对活性污泥进行预处理，能短时间内使系统内丁酸型发酵菌群富集，建立丁酸型发酵；

(2)混合培养生物制氢系统具有较高的产氢能力；

(3)采用物理和化学手段结合，预处理方法新颖而且效果显著；

(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丁酸型发酵产氢工艺，该方法包括以下工艺步骤：

(1)将来自污水处理厂的污泥，进行过滤、沉淀、淘洗后，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)，加入适量的半胱氨酸(3g)，同时对活性污泥进行适当的电离辐射(40min/d)，室温下驯化培养10天，作为种泥置入生物制氢反应器中；

(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)采用气相色谱测定出水液相末端产物组分，确定发酵系统达到丁酸型发酵，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丁酸型发酵产氢工艺，该方法包括以下工艺步骤：

(1)将来自污水处理厂的污泥，进行过滤、沉淀、淘洗后，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)，加入适量的半胱氨酸(5g)，同时对活性污泥进行适当的电离辐射(60min/d)，室温下驯化培养10天，作为种泥置入生物制氢反应器中；

(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)；