專利名稱：一種乙醇型混合培養生物制氫系統的制備的方法
技術領域：
本發明涉及一種制氫系統的制備方法，尤其是涉及一種乙醇型混合培養生物制氫系統的制備的方法。
背景技術：
在全球能源危機的背景下，生物制氫工藝可以利用諸如高濃度有機廢水、含碳水化合物物質等一系列可再生資源來生產氫氣，因此該技術成為解決能源問題的關鍵與研究熱點。厭氧發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，暗發酵法生物制氫主要有乙醇型發酵、丁酸型發酵和丙酸型發酵3種發酵類型，不同發酵類型的產氫能力差異明顯，其中，乙醇型發酵具有最大的產氫量和產氫速率，為最佳產氫發酵類型，尋求該發酵類型的控制方法對于加快生物制氫的工業化應用具有重要的意義。然而， 現有的工藝一般是通過投加小蘇打調節PH和投加FeCl3調節ORP的方法來控制，使混合培養生物制氫系統達到特定的乙醇型發酵，該方法在緩沖性和穩定性方面還有待加強。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種產氫性能好、工藝簡單的乙醇型混合培養生物制氫系統的制備的方法。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現一種乙醇型混合培養生物制氫系統的制備的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)將污水處理廠的污泥，進行過濾、沉淀、淘洗后，室溫下曝氣培養10天，然后將其作為種泥置入反應器中；(2)將蔗糖溶液加水稀釋，然后向其中加入農用氮磷復合肥，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入反應器中，然后加入堿性調節劑控制反應器內溶液的PH值為4. 0 4. 3，加入氧化還原電位調節劑控反應器內溶液的氧化還原電位為-240 _280mV，控制水力停留時間為6h，反應器溫度為34 36°C，反應得到乙醇型混合培養生物制氫系統。所述的反應器為連續流槽式攪拌反應器。步驟O)中所述的混合溶液的化學需氧量(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)中所述的堿性調節劑為NaHCO3-Na2COdg合物。步驟(3)中所述的氧化還原電位調節劑為半胱氨酸-抗壞血酸混合物。與現有技術相比，本發明具有以下優點(1)運用“NaHC03-Na2C03”混合劑和“半胱氨酸-抗壞血酸”混合劑能短時間內使系統環境達到特定生態位范圍，建立乙醇型發酵；(2)混合培養生物制氫系統穩定性加強，具有更好的產氫性能；
(2)混合培養生物制氫系統對有機負荷有較強的緩沖性能；(3)混合試劑原料易得；(4)發酵過程調節簡單易行。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。實施例1以甜菜汁為底物的混合培養生物制氫系統的乙醇型發酵工藝，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，進行馴化培養約10天左右，馴化期間加入適量COD濃度的蔗糖殘液(5000mg/L)和一定比例的農用復合肥(4g)，然后接種至生物制氫反應器中；(2)甜菜廠的蔗糖殘液加水稀釋成工藝參數范圍內的進水COD濃度(5000mg/L)， 同時投加一定比例的農用復合肥Gg)；( 使用恒流泵，將稀釋后的蔗糖殘液送至連續流攪拌反應釜，設置水力停留時間為6h，并加熱保持反應釜的溫度在35°C ；(4)進水中投加“NaHCO3-Na2CO3”混合劑，調節反應區pH在4. 0 4. 3范圍內，同時投加“半胱氨酸-抗壞血酸”混合劑調節反應區0RP，使之在-250 -280mV范圍；(5)采用氣相色譜測定出水液相末端產物組分，確定發酵系統達到乙醇型發酵，產生的氣體經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。實施例2以甜菜汁為底物的混合培養生物制氫系統的乙醇型發酵工藝，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，進行馴化培養約10天左右，馴化期間加入適量COD濃度的蔗糖殘液(5000mg/L)和一定比例的農用復合肥(4g)，然后接種至生物制氫反應器中；(2)甜菜廠的蔗糖殘液加水稀釋成工藝參數范圍內的進水COD濃度(7000mg/L)， 同時投加一定比例的農用復合肥Gg)；( 使用恒流泵，將稀釋后的蔗糖殘液送至連續流攪拌反應釜，設置水力停留時間為6h，并加熱保持反應釜的溫度在35°C ；(4)進水中投加“NaHCO3-Na2CO3”混合劑，調節反應區pH在4. 2 4. 4范圍內，同時投加“半胱氨酸-抗壞血酸”混合劑調節反應區0RP，使之在-240 -270mV范圍；(5)采用氣相色譜測定出水液相末端產物組分，確定發酵系統達到乙醇型發酵，產生的氣體經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。實施例3一種乙醇型混合培養生物制氫系統的制備的方法，該方法包括以下步驟(1)將污水處理廠的污泥，進行過濾、沉淀、淘洗后，室溫下曝氣培養10天，然后將其作為種泥置入連續流槽式攪拌反應器中；(2)將蔗糖溶液加水稀釋，然后向其中加入農用氮磷復合肥，得到混合溶液，該混合溶液的化學需氧量(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入反應器中，然后加入 NaHCO3-Na2CO3混合物作為堿性調節劑控制反應器內溶液的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節劑控反應器內溶液的氧化還原電位為_240mV，控制水力停留時間為6h，反應器溫度為36°C，反應得到乙醇型混合培養生物制氫系統。實施例4一種乙醇型混合培養生物制氫系統的制備的方法，該方法包括以下步驟(1)將污水處理廠的污泥，進行過濾、沉淀、淘洗后，室溫下曝氣培養10天，然后將其作為種泥置入連續流槽式攪拌反應器中；(2)將蔗糖溶液加水稀釋，然后向其中加入農用氮磷復合肥，得到混合溶液，該混合溶液的化學需氧量(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入反應器中，然后加入 NaHCO3-Na2CO3混合物作為堿性調節劑控制反應器內溶液的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節劑控反應器內溶液的氧化還原電位為_280mV，控制水力停留時間為6h，反應器溫度為34°C，反應得到乙醇型混合培養生物制氫系統。
權利要求
1.一種乙醇型混合培養生物制氫系統的制備的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)將污水處理廠的污泥，進行過濾、沉淀、淘洗后，室溫下曝氣培養10天，然后將其作為種泥置入反應器中；(2)將蔗糖溶液加水稀釋，然后向其中加入農用氮磷復合肥，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入反應器中，然后加入堿性調節劑控制反應器內溶液的PH值為4. 0 4. 3，加入氧化還原電位調節劑控反應器內溶液的氧化還原電位為-240 _280mV，控制水力停留時間為6h，反應器溫度為34 36°C，反應得到乙醇型混合培養生物制氫系統。
2.根據權利要求1所述的一種乙醇型混合培養生物制氫系統的制備的方法，其特征在于，所述的反應器為連續流槽式攪拌反應器。
3.根據權利要求1所述的一種乙醇型混合培養生物制氫系統的制備的方法，其特征在于，步驟O)中所述的混合溶液的化學需氧量(COD)濃度為5000 7000mg/L。
4.根據權利要求1所述的一種乙醇型混合培養生物制氫系統的制備的方法，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.根據權利要求1所述的一種乙醇型混合培養生物制氫系統的制備的方法，其特征在于，步驟(3)中所述的堿性調節劑為NaHCO3-Na2CO3混合物。
6.根據權利要求1所述的一種乙醇型混合培養生物制氫系統的制備的方法，其特征在于，步驟(3)中所述的氧化還原電位調節劑為半胱氨酸-抗壞血酸混合物。
全文摘要
本發明涉及一種乙醇型混合培養生物制氫系統的制備的方法，將污泥，進行過濾、沉淀、淘洗后，室溫下曝氣培養10天后置入反應器中，將蔗糖溶液加水稀釋，然后向其中加入農用氮磷復合肥，得到的混合溶液導入反應器中，然后加入堿性調節劑和氧化還原電位調節劑，控制水力停留時間為6h，反應器溫度為34～36℃，反應得到乙醇型混合培養生物制氫系統。與現有技術相比，本發明采用堿性調節劑調節反應區pH，以氧化還原電位調節劑調節反應區ORP，迅速建立適合乙醇型發酵菌群的生態位，而且具有明顯的緩沖性能和較強的穩定性，從而使系統快速穩定的達到高效的乙醇型發酵產氫。
文檔編號C02F11/02GK102477450SQ201010558999
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月25日 優先權日2010年11月25日
發明者何佳薇, 劉琨, 李永峰, 焦安英, 趙娜 申請人:上海工程技術大學