pH值对剩余污泥暗发酵—光发酵联合产氢的影响研究.doc

pH 值对剩余污泥暗发酵—光发酵联合产氢的影响讨论污水处理厂的生物处理副产物剩余污泥中含有大量的蛋白质、碳水化合物等可被微生物利用的有机资源，是生物法制取清洁能源-氢气的良好底物。本论文以剩余污泥为发酵底物，以 pH 值作为控制因子，讨论了 pH 值对暗发酵-光发酵联合产氢过程中氢气产量的综合影响，旨在最大化的实现剩余污泥产氢，同时实现剩余污泥减量化、稳定化和资源化利用。论文首先讨论了 pH 值对剩余污泥暗发酵产氢的影响，结果表明，碱性条件有利于剩余污泥发酵产氢。在 pH 为 10.0 的条件下，暗发酵产氢量最大，发酵132h 后累积 H2 产量达 23.7mL/gVSS。对剩余污泥暗发酵过程的水解、产酸及产甲烷阶段的进一步分析发现，在pH 为 10.0 时剩余污泥的水解率和挥发性脂肪酸（VFAs）产量都较高，发酵时间为 60h 时，污泥中的碳水化合物和蛋白质浓度分别为 0.96 和 4.85g/L，发酵132h 后，乙酸、丙酸和丁酸的总浓度值达到 3.34gCOD/L，而整个过程中产甲烷菌的活性受到抑制，因此得到了较高的累积 H2 产量。另外讨论还发现，碱性条件下更有利于实现剩余污泥减量化的目的，总悬浮固体（SS）和挥发性悬浮固体（VSS）的减量化最大值为 51.83%和 49.80%。为进一步提高剩余污泥的利用率及氢气产量，论文以暗发酵过程中产生的发酵液为底物，采纳类球红细菌（Rhodobactersphaeroides）为产氢微生物进行光发酵，考察了 pH 值对光发酵产氢的影响。由于类球红细菌的产氢代谢受NH4+-N 浓度、VFAs 浓度和光照强度的影响，因此，为了去除这些因素对光发酵产氢的影响，以得到最大的 H2 产量，论文首先 NH4+-N 浓度、VFAs 浓度和光照强度对光发酵产氢的影响进行了探讨。结果发现 NH4+-N 浓度会对光发酵产氢产生抑制，NH4+-N 为 0.005g/L 时累积 H2 产量达到了最大值 38.0mL；VFAs 浓度过高或过低都会对光发酵产氢产生影响，VFAs 浓度为 1.88gCOD/L 时，产氢停滞期短，H2 转化率较高，且在较短的反应时间内能得到最大的累积 H2 产量，因此是光发酵产氢的最适 VFAs 浓度；7000lux 是光发酵产氢的最适光照强度；pH 为 7.0 时，光发酵 240h 后得到了最大的累积 H2 产量，为 34.3mL。综合剩余污泥暗发酵和光发酵两部分的讨论结果，对暗发酵-光发酵联合产氢的产氢条件进行了探究，结果发现在进行剩余污泥暗发酵时，pH10.0 是暗发酵产氢的最佳条件，但用 1L 剩余污泥暗发酵液作为底物进行...