CN1323954C - 提高有机废水产氢效率的两步生物制氢方法 - Google Patents
提高有机废水产氢效率的两步生物制氢方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1323954C CN1323954C CNB2004100449233A CN200410044923A CN1323954C CN 1323954 C CN1323954 C CN 1323954C CN B2004100449233 A CNB2004100449233 A CN B2004100449233A CN 200410044923 A CN200410044923 A CN 200410044923A CN 1323954 C CN1323954 C CN 1323954C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hydrogen
- reactor
- photosynthetic
- waste water
- organic waste
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y02W10/12—
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
本发明涉及有机废水或污水生物处理技术,特别涉及利用有机废水进行生物制氢方法。包括向已加入厌氧产氢细菌的反应器内通入有机废水并收集、分离得到氢气,然后将厌氧发酵反应器的输出溶液输入到调节池中,并在该调节池中加入碱性物质使溶液pH值在6.5-7.0范围内;再将该溶液输入到含有光合产氢细菌的光合反应器内并再次收集、分离得到氢气。由于二次产氢,使厌氧发酵产生的脂肪酸和醇继续被光合细菌充分利用。从实施例看,仅用厌氧发酵产氢细菌处理有机废水时,有机废水的产氢效率仅为1-2mol氢气/mol葡萄糖,用本发明方法处理有机废水制取氢气时,使有机废水的产氢效率最大达到4.00mol氢气/mol葡萄糖,而且使有机废水得到进一步净化,更有利于废水治理。
Description
技术领域:
本发明涉及有机废水或污水的生物处理技术,特别涉及利用有机废水进行生物制氢的方法。
背景技术:
现有技术中,利用厌氧发酵细菌对有机废水处理的同时来制取氢气已经逐步被人们所认识。2003年,美国《生物技术和过程》(Biotechnology Progress,2003年,19卷,3期,828-832页)中公开了一种利用厌氧发酵细菌对有机废水中的有机物进行降解,从而获得氢气的方法。该方法把厌氧发酵产氢细菌利用有机废水产生的液相产物输入到后续的一个甲烷反应器中,使得液相产物中的脂肪酸和醇被甲烷菌转化为甲烷,有机废水产氢效率仅仅达到1.10mol氢气/mol葡萄糖。中国专利申请200310112792.3中公开了一种提高产氢效率和稳定性的生物制氢方法,该方法中使有机废水的产氢效率提高到1.37mol氢气/mol葡萄糖,但是由于该方法中的液相产物并没有能够进一步被利用来转化,因此其产氢效率仍然不能令人满意。
发明内容:
本发明的目的是提供一种进一步提高有机废水处理时产氢效率的两步生物制氢方法。
本发明的提高有机废水产氢效率的两步生物制氢方法,包括向已加入厌氧发酵产氢细菌的厌氧发酵反应器内通入有机废水并收集、分离得到氢气,其中,反应器内厌氧产氢细菌的初始浓度为3-7g/l,同时控制有机废水的流速使其在厌氧发酵反应器中的水力停留时间为5-44小时,所述有机废水的温度控制为4-35℃,pH值在6-7之间,化学耗氧量浓度控制为5-40g/l,可生物降解的化学耗氧量∶N∶P=400∶5∶1;厌氧发酵反应器中溶液的pH值在4.5-5.5之间,温度控制为15-40℃;其特征在于,然后将从厌氧发酵反应器的输出溶液输入到调节池中,并在该调节池中加入碱性物质使溶液pH值在6.5-7.0范围内;最后再将该溶液输入到含有光合产氢细菌的光合反应器内并再次收集、分离得到氢气,其中,光合产氢细菌的初始浓度为1-2g/l,光源强度为2000-6000勒克斯,温度控制为15-35℃,该溶液在光合反应器中的水力停留时间为1-7天,最好为2-3天。所述碱性物质是NaOH、KOH、CaO、NaHCO3、Na3PO4、Na2CO3,Na2HPO4等,所述光合产氢细菌是沼泽红假单胞菌、胶质红假单胞菌、球形红假单胞菌、嗜酸红假单胞菌、荚膜红假单胞菌等中的任一种。
本发明的提高有机废水产氢效率的两步生物制氢方法,首先在厌氧发酵反应器进行第一次收集氢气后,将厌氧发酵反应器输出溶液的pH值调节至合理范围后,再输入到含有光合产氢细菌的光合反应器中,使厌氧发酵产生的脂肪酸和醇继续被光合细菌利用,再次产生氢气,因此有机废水的产氢效率得到了较大的提高。从实施例看,仅用厌氧发酵产氢细菌处理有机废水时,有机废水的产氢效率仅为1-2mol氢气/mol葡萄糖,但是用本发明方法处理有机废水制取氢气时,通过两次制取氢气,使有机废水的产氢效率最大可达到4.00mol氢气/mol葡萄糖。相比单使用厌氧发酵法产氢,本方法的产氢效率提高了100-300%,而且使有机废水得到进一步净化,更有利于废水治理。
附图说明:
图1为本发明所述提高有机废水产氢效率的两步生物制氢方法的实施例流程图。
具体实施方式:
以下通过实施例并结合附图对本发明的内容进一步详细地加以说明。
实施例1:
1.配制模拟有机废水(和食品厂废水性质相似)置于容器1中待用,其配制过程如下:向自来水中加入5g/l蔗糖,同时加入374mg/lNH4HCO3,97mg/lK2HPO4.3H2O,配制成有机废水。该有机废水的化学耗氧量浓度为5.3g/l,有机废水中使用2mol/lHCl和2mol/l NaOH溶液控制pH值在7.0,放入冰箱中使其温度保持为4℃。
2.向厌氧发酵反应器3中加入厌氧产甲烷污泥,使其初始浓度为6.3g/l,同时用HCl调节反应器内溶液的pH到4.0-4.5,得到厌氧发酵产氢细菌;厌氧产甲烷污泥为安徽丰原生化股份有限公司处理柠檬酸废水的厌氧产甲烷絮体污泥。
3.将容器1中的有机废水通过进料泵2进入厌氧发酵反应器3(上流式厌氧污泥床反应器),其直径为100mm,总容积4.7l,其中反应区容积2.1l,厌氧发酵反应器中溶液的pH值在4.5,温度控制为39℃。该反应器3中产生的气体经过出气口4和气体计量器5后收集、分离得到氢气。实验开始时控制进料泵2的流速0.80ml/min,使有机废水在反应器3中的水力停留时间为44小时,然后每天增加进料泵2的流速0.07ml/min,经过2个月后进料泵2的流速为5.4ml/min,维持流速不变稳定操作1个月后,反应器中有产氢颗粒污泥形成;再经过2个月的稳定操作,当反应器3中产氢颗粒污泥的体积占反应区体积的60%左右时,反应器3可以稳定的产生氢气,每天产0.30mol氢气。经换算得到,其产氢效率为1.37mol氢气/mol葡萄糖。
4.厌氧发酵反应器出水口6排出的水溶液(经检测该水溶液中含有0.009mol/l乙酸,0.002mol/l丙酸,0.023mol/l丁酸,0.004mol/l戊酸,0.002mol/l己酸,0.011mol/l乙醇)进入到调节池7,加入2mol/l的NaOH使溶液的pH值调节到7.0。
5.用进料泵8把调节池的溶液输入到光合反应器9中,控制进料泵8的流速1.0ml/mim使溶液在反应器9中的水力停留时间为2天;光合反应器9为圆柱型反应器,直径为20mm,高度为400mm,反应区容积为3l;在光合反应器9中加入光合产氢细菌-嗜酸红假单胞菌,使其初始浓度为2g/l,温度控制为25℃。光合细菌所需光能由白织灯13提供,其强度为6000勒克斯。产生的气体经过出气口10和气体计量器11后收集、分离得到氢气。被处理过的废水由排水口12排出。经过3个月的驯化,光合产氢反应器9可以稳定的连续产生氢气,产气量为每天0.57mol氢气。前后两个反应器每天一共产生0.87mol氢气。经换算得到,其产氢效率为4.00mol氢气/mol葡萄糖。
本发明中有机废水在厌氧发酵反应器处理时,有机废水的产氢效率仅仅达到1.37mol氢气/mol葡萄糖;但是由于本发明进一步将厌氧发酵反应器的出水溶液输入到光合反应器中并控制水力停留时间为2天,使得厌氧发酵产氢细菌利用有机废水产生的脂肪酸和醇继续被光合产氢细菌利用,产生了氢气,因此有机废水的产氢效率得到了较大的提高。最终有机废水的产氢效率达到4.00mol氢气/mol葡萄糖,相比单使用厌氧发酵法产氢,该方法的产氢效率提高了192%。
实施例2
1.2.与实施例1相同。
3.将容器1中的有机废水通过进料泵2进入厌氧发酵反应器3(上流式厌氧污泥床反应器),其直径为100mm,总容积4.7l,其中反应区容积2.1l,厌氧发酵反应器中溶液的pH值为5.0,温度控制为36℃;。该反应器3中产生的气体经过出气口4和气体计量器5后收集、分离得到氢气。控制进料泵2的流速为1.94ml/mim使有机废水在反应器3中的水力停留时间为18小时。经过4个月的驯化,反应器3可以稳定的产生氢气,每天产0.10mol氢气。经换算得到,其产氢效率为1.17mol氢气/mol葡萄糖。
4.厌氧发酵反应器出水口6排出的水溶液(经检测该水溶液中含有0.007mol/l乙酸,0.002mol/l丙酸,0.020mol/l丁酸,0.004mol/l戊酸,0.002mol/l己酸,0.007mol/l乙醇)进入到调节池7,加入2mol/l的KOH使溶液pH值调节到7.0。
5.用进料泵8把调节池的溶液输入到光合反应器9中,控制进料泵8的流速1.0ml/mim使溶液在反应器9中的水力停留时间为2天;光合反应器9为圆柱型反应器,直径为20mm,高度为400mm,反应区容积3 l;在光合反应器9中加入光合产氢细菌-嗜酸红假单胞菌,使其初始浓度为2g/l,温度控制为30℃。光合产氢细菌所需光能由白织灯13提供,其强度为6000勒克斯。产生的气体经过出气口10和气体计量器11后收集、分离得到氢气。被处理过的废水由排水口12排出。经过3个月的驯化,光合反应器9可以稳定的产生氢气,产气量为每天0.20mol氢气。两个反应器每天一共产生0.30mol氢气,经换算得到,其产氢效率为3.63mol氢气/mol葡萄糖。
本发明中有机废水在厌氧发酵反应器处理时,有机废水的产氢效率仅仅达到1.17mol氢气/mol葡萄糖;但是由于本发明进一步将厌氧发酵反应器的出水溶液输入到光合反应器中并控制水力停留时间为2天,使得厌氧发酵产氢细菌利用有机废水产生的脂肪酸和醇继续被光合产氢细菌利用,第二次产生了氢气,因此有机废水的产氢效率得到了较大的提高。最终有机废水的产氢效率达到3.63mol氢气/mol葡萄糖,相比单使用厌氧发酵法产氢,该方法的产氢效率提高了187%。
实施例3
1.配制模拟有机废水(和面粉厂废水性质相似)置于容器1中待用,其配制过程如下:向自来水中加入25g/l淀粉,同时加入1870mg/l NH4HCO3,485mg/l K2HPO4.3H2O,配制成有机废水,该有机废水的化学耗氧量浓度为29.6g/l,pH通过2mol/lHCl和2mol/l NaOH溶液控制在5.5,放在室温环境中(15-20℃)。
2.反应器3中加入厌氧发酵产氢细菌,使其初始浓度为4.6g/l;厌氧发酵产氢细菌是由厌氧产甲烷污泥加热到102℃一个半小时后得到的,厌氧产甲烷污泥为丰原生化股份有限公司处理柠檬酸废水的厌氧产甲烷絮体污泥。
3.将容器1中的有机废水通过进料泵2进入厌氧发酵反应器3(完全混合式反应器),其直径为150mm,总容积5l,其中反应区容积3l,反应器3中产生的气体经过出气口4和气体计量器5后收集、分离出氢气。控制进料泵2的流速为2.8ml/min使有机废水在反应器3中的停留时间在18小时。反应器内溶液pH值用HCl或NaOH维持在5.5,温度控制为35℃左右。经过3个月的驯化,反应器可以稳定的产生氢气,每天产0.93mol氢气,经换算得到,产氢效率为1.5mol氢气/mol葡萄糖。
4.从厌氧发酵反应器出水口6排出的水溶液(经检测该水溶液中含有0.257mol/l乙酸,0.007mol/l丙酸,0.415mol/l丁酸,0.022mol/l乙醇)进入到调节池7,加入2mol/l的NaHCO3使pH调节到6.5。
5.用进料泵8把调节池的溶液输入到光合反应器9中,控制进料泵8的流速0.7ml/mim使溶液在反应器9中的水力停留时间为3天;光合反应器9为圆柱型反应器,直径为20mm,高度为400mm,反应区容积3l;光合反应器9中加入光合产氢细菌-荚膜红假单胞菌,其初始浓度为1.5g/l。光合细菌所需光能由白织灯13提供,其强度为4000勒克斯,反应器内温度控制为35℃左右。产生的气体经过出气口10和气体计量器11后收集、分离出氢气。被处理过的废水由排水口12排出。经过3个月的驯化,光合反应器9可以稳定的产生氢气,产气量为每天1.07mol氢气。两个反应器每天一共产生2.00mol氢气,经换算得到,产氢效率为3.25mol氢气/mol葡萄糖。
本发明中有机废水在厌氧发酵反应器处理时,有机废水的产氢效率仅仅达到1.50mol氢气/mol葡萄糖;但是由于本发明进一步将厌氧发酵反应器的出水溶液输入到光合反应器中并控制水力停留时间为3天,使得厌氧发酵产氢细菌利用有机废水产生的脂肪酸和醇继续被光合产氢细菌利用,产生了氢气,因此有机废水的产氢效率得到了较大的提高。最终有机废水的产氢效率达到3.25mol氢气/mol葡萄糖,相比单使用厌氧发酵法产氢,该方法的产氢效率提高了117%。
Claims (3)
1.一种提高有机废水产氢效率的两步生物制氢方法,包括向已加入厌氧发酵产氢细菌的厌氧发酵反应器内通入有机废水并收集、分离得到氢气,其中,反应器内厌氧产氢细菌的初始浓度为3-7g/l,同时控制有机废水的流速使其在厌氧发酵反应器中的水力停留时间为5-44小时,所述有机废水的温度控制为4-35℃,pH值在6-7之间,化学耗氧量浓度控制为5-40g/l,可生物降解的化学耗氧量∶N∶P=400∶5∶1;厌氧发酵反应器中溶液的pH值在4.5-5.5之间,温度控制为15-40℃;其特征在于,然后将从厌氧发酵反应器的输出溶液输入到调节池中,并在该调节池中加入碱性物质使溶液pH值在6.5-7.0范围内;最后再将该溶液输入到含有光合产氢细菌的光合反应器内并再次收集、分离得到氢气,其中,光合产氢细菌的初始浓度为1-2g/l,光源强度为2000-6000勒克斯,温度控制为15-35℃,该溶液在光合反应器中的水力停留时间为1-7天。
2.如权利要求1所述的两步生物制氢方法,其特征在于,所述输入到含有光合产氢细菌的光合反应器内的溶液在光合反应器中的水力停留时间为2-3天。
3.如权利要求1所述的两步生物制氢方法,其特征在于,所述光合产氢细菌是沼泽红假单胞菌、胶质红假单胞菌、球形红假单胞菌、嗜酸红假单胞菌、荚膜红假单胞菌中的任一种。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2004100449233A CN1323954C (zh) | 2004-06-07 | 2004-06-07 | 提高有机废水产氢效率的两步生物制氢方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2004100449233A CN1323954C (zh) | 2004-06-07 | 2004-06-07 | 提高有机废水产氢效率的两步生物制氢方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1706754A CN1706754A (zh) | 2005-12-14 |
CN1323954C true CN1323954C (zh) | 2007-07-04 |
Family
ID=35580894
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB2004100449233A Expired - Fee Related CN1323954C (zh) | 2004-06-07 | 2004-06-07 | 提高有机废水产氢效率的两步生物制氢方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN1323954C (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100549180C (zh) * | 2005-12-30 | 2009-10-14 | 逢甲大学 | 用于促进厌氧性生物产氢的方法 |
CN101168729B (zh) * | 2006-10-25 | 2010-05-12 | 中国科学院上海生命科学研究院 | 高效产氢光合细菌及其应用 |
CN103217356B (zh) * | 2013-04-18 | 2015-03-25 | 中国科学技术大学 | 一种快速测定厌氧污泥产氢活性的方法及其所用的装置 |
CN104671586B (zh) * | 2014-06-30 | 2017-05-03 | 上海世渊环保科技有限公司 | 一种污水处理系统及方法 |
CN113150962B (zh) * | 2021-01-21 | 2022-08-12 | 河北北方学院 | 一种基于垃圾制氢的高效催化系统 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1088185A (zh) * | 1992-12-12 | 1994-06-22 | 哈尔滨建筑工程学院 | 有机废水处理生物制氢方法与设备 |
JP2004097116A (ja) * | 2002-09-10 | 2004-04-02 | Yoshiatsu Miura | 微生物による水素生産方法、微生物による水素生産装置 |
-
2004
- 2004-06-07 CN CNB2004100449233A patent/CN1323954C/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1088185A (zh) * | 1992-12-12 | 1994-06-22 | 哈尔滨建筑工程学院 | 有机废水处理生物制氢方法与设备 |
JP2004097116A (ja) * | 2002-09-10 | 2004-04-02 | Yoshiatsu Miura | 微生物による水素生産方法、微生物による水素生産装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
有机废水处理生物制氢技术 任南琪,王宝贞,中国环境科学,第14卷第6期 1994 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1706754A (zh) | 2005-12-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100402448C (zh) | 制浆造纸废水的净化处理方法 | |
CN100357174C (zh) | 用污水处理厂剩余污泥制氢的热处理-发酵产氢方法 | |
WO2006124781A2 (en) | Digesters | |
CN101182089A (zh) | 黄原胶废水处理工艺 | |
CN1974752A (zh) | 一体化设计、双腔室沼气发酵系统 | |
CN1273373C (zh) | 一种利用污水厂剩余污泥厌氧发酵制氢的方法与装置 | |
CN100548902C (zh) | 一种处理城镇污水的好氧颗粒污泥法及其好氧颗粒污泥 | |
CN113716697A (zh) | 利用双短程组合工艺实现垃圾渗滤液深度脱氮的方法和装置 | |
CN107352769A (zh) | 一种基于乙醇型发酵预处理的市政污泥厌氧消化装置与工艺 | |
CN108017148B (zh) | 厌氧反应器快速启动方法 | |
CN1323954C (zh) | 提高有机废水产氢效率的两步生物制氢方法 | |
CN1928099A (zh) | 一种用产氢产酸与耗氢产酸二相耦合工艺将废弃生物质转化为乙酸的方法 | |
CN102181485A (zh) | 一种促进有机废水光合细菌产氢的方法 | |
CN101538587B (zh) | 一种光合细菌连续制氢的方法及其装置 | |
CN109207345B (zh) | 一种玉米秸秆乙醇型发酵耦合城市污泥厌氧共消化的装置与工艺 | |
CN204185468U (zh) | 一种有机废水水解酸化耦合微藻培养的两相系统 | |
CN102586336B (zh) | 生物甲烷两阶段转化产出的方法 | |
CN201512432U (zh) | 利用空气供氧的糖蜜酒精废水微氧生物处理装置 | |
CN1896258A (zh) | 用产甲烷菌特异性抑制剂在污泥厌氧发酵中定向产乙酸的方法 | |
CN106755139B (zh) | 一种酸性环境下培养厌氧颗粒污泥高效生产丙酸和戊酸的方法 | |
CN200978280Y (zh) | 一体化设计、双腔室沼气发酵装置 | |
CN101314781A (zh) | 一种利用耐酸性细菌开放式发酵餐厨垃圾生产乙醇的方法 | |
KR20210039848A (ko) | 고순도의 바이오메탄을 생산하기 위한 바이오메탄 생산 시스템 및 이를 이용한 바이오메탄 생산 방법 | |
CN1290778C (zh) | 一种处理高温废水的微生物的培养方法 | |
CN1257980C (zh) | 一种提高产氢效率和稳定性的生物制氢方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |