优秀研究生学位论文题录展示

餐厨垃圾生物法制高浓度氢气的研究

专 业: 生物化工
关键词: 厌氧活性污泥 餐厨垃圾 产氢 光合细菌 固定CO_2 滴流床反应器
分类号: TQ116.29  TQ033
形 态: 共 67 页 约 43,885 个字 约 2.099 M内容
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内容摘要


传统能源储量日益减少以及能源需求的不断增长使21世纪的能源问题面临巨大的挑战,人们越来越认识到可再生能源的巨大潜力和发展前景。

氢是一种十分理想的载能体,它具有能量密度高,热转化效率高,清洁无污染等优点。

因此,作为一种理想的“绿色能源”,其发展前景十分光明。

餐饮经营和居民生活的餐厨垃圾具有含水率高(70%~90%)、有机物含量高和营养丰富全面等特点,随着生活质量的提高,餐厨垃圾占生活垃圾的比例越来越大。

微生物厌氧发酵制氢与餐厨垃圾生物利用相结合具有很好的开发和利用潜力。

韩国的Sun-Kee Han等人在餐厨垃圾制氢方面进行了大量的研究,产生速率达到7.05LH2?L-1?d-1,国内相关文献报道较少。

本论文主要研究餐厨垃圾产氢工艺,并对反应器进行改进,提高其产氢能力。

本文利用预处理过的活性污泥,在自制的连续厌氧发酵反应器中降解餐厨垃圾制取氢气。

实验结果表明以高温(100℃)预处理15min的厌氧活性污泥为种泥,在温度37℃,pH6.0左右,较宽的稀释率(1.0~4.0d-1)范围内,均能较好的实现厌氧发酵产氢。

在稀释率D=2.4d-1下,乙醇、乙酸、丙酸、丁酸和戊酸的质量分数分别为5.6%、29.6%、5.4%、58.5%和0.9%,反应器内为典型的丁酸型发酵,厌氧发酵最大产氢量可达4390mL,餐厨垃圾单位产氢量为54.8mL/g干重,氢气的产生速率为5.49LH2·L-1·d-1,氢气的含量可达60%。

以厌氧发酵液相产物作为稀释液加入到反应器中,反应器的产氢能力有了大幅度的提高,当回流比R=0.8时,最大产氢速率可达10.9LH2·L-1·d-1,餐厨垃圾单位产氢量为94.4mL/g/干重,与D=2.4d-1(R=0)相比餐厨垃圾的利用率提高了72%,氢气的含量可达65%,厌氧发酵反应器的产氢能力提高了约130%。

与国外同类文献相比,产氢速率有了较大提高。

在实验室原有的数据基础上,本文还研究了光合细菌固定CO2的工艺条件以及厌氧发酵制氢和厌氧光合制氢的协同作用。

光合细菌吸收反应器的形式是影响CO2固定的重要因素,在具有相同体积的槽式静态吸收装置、鼓泡塔吸收装置和滴流床吸收装置中,吸收速率分别为20.1mL·h-1·g-1dry cell,55mL·h-1·g-1dry cell和120.6mL·h-1·g-1dry cell。

采用滴流床反应器在最佳的吸收条件下:

30℃、气液流速分别为13~15 mL/min、72mL/min,菌体浓度为1.0g/L,Na2S的浓度为2.0 g/L,光合细菌固定CO2的最大速率为150.3 mL·h-1·g-1dry cell。

厌氧发酵所产气体经光合细菌固定CO2后,氢气的浓度有了较大的提高可达90%以上,对于氢气的纯化利用具有重要的意义。

光合细菌可以利用厌氧发酵废液制取氢气,在T=35℃、pH7.0时,每天的厌氧发酵废液可以产氢1900mL,餐厨垃圾单位产氢量可达141.9mL/g。

1g葡萄糖经产乙酸途径的理论产氢量为249mL,产氢量以葡萄糖计,餐厨垃圾的利用率可达58%..……

全文目录


摘要
第一章 文献综述
1.1 选题背景
1.2 生物制氢的研究现状
1.3 厌氧发酵产氢研究方向
1.4 光合细菌固定CO_2机理
1.5 餐厨垃圾的资源化技术
第二章 厌氧活性污泥产氢条件优化
2.1 引言
2.2 实验材料与仪器
2.3 结果与讨论
2.4 结论
第三章 光合细菌固定吸收 CO_2的研究
3.1 引言
3.2 实验材料与仪器
3.3 结果与讨论
3.4 结论
第四章 厌氧发酵产氢和光合固定CO_2的协同作用
4.1 前言
4.2 实验材料和装置
4.3 结果与讨论
4.4 结论
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
附录

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中图分类: > TQ116.29 > 工业技术 > 化学工业 > 基本无机化学工业 > 工业气体
其他分类: > TQ033 > 工业技术 > 化学工业 > 一般性问题 > 化学反应过程 > 生物化学过程

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