杨斌蔗糖发酵产氢产甲烷能源转换效率的研究.ppt

单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*1蔗糖发酵产氢产甲烷蔗糖发酵产氢产甲烷能源转换效率的研究能源转换效率的研究报报 告告 人：杨人：杨 斌（硕士生）斌（硕士生） 导导 师师: : 张无敌（研究员张无敌（研究员/ /博导）博导）云南师范大学太阳能研究所云南师范大学太阳能研究所 云南云南 昆明昆明20112011年年9 9月月2828日日2011年中国沼气学会学术年会暨第八届理事会第二次会议 1结果与分析 3引言 1材料和方法 2 结论与讨论 4沼气发酵三沼气发酵三阶段阶段 CH4和CO2 有机酸、醇、H2和CO2 水解阶段 产甲烷阶段 产氢产酸阶段1 引言72%来自乙酸代谢28% H2还原CO2形成（能量损失较大）乙酸、H2和CO2 发酵细菌的特点：繁殖速度快、对环境的适应性很强等产甲烷细菌的特点：繁殖速度很慢、易受环境因素影响为满足传统厌氧发酵顺利进行，需首先满足产甲烷菌生长代谢条件，导致水解发酵阶段基质利用率低，使整个厌氧发酵过程能源生产效率降低传统厌氧发酵不足酸化甲烷化氢化甲烷化提升整体厌氧处理的能源效率2 材料与方法2.1 材料2.1.1 发酵原料：蔗糖2.1.2 接种物：本实验室长期驯化后的混合厌氧活性污泥，pH值为。

2.1.3 pH调节液30% NaOH溶液：称取30gNaOH，加70ml蒸馏水溶解6mol/L HCl溶液：取16ml浓盐酸加水稀释至100ml图1 产氢阶段装置图2.1.4 实验装置图2 产甲烷阶段装置图 2.1.4 实验装置调节pH实验组：接种物120ml+蔗糖10g+水=400ml对照组：接种物120ml+水=400ml 实验组和对照组各设3个平行组，在30恒温下进行厌氧发酵调节pH至5.0发酵产氢调节pH至7.0发酵产甲烷2.2 方法2.2.1 实验设计产气量pH值气体含量有机酸积累量用排水集气法收集气体，每天定时记录产气量 .用pHS-3C精密酸度计每天定时测量记录用奥氏气体分析仪精确测量H2和CH4 含量挥发性脂肪酸总量的比色法测定 .蔗糖含量硫酸-蒽酮法2.2.2 分析项目及方法E=式中 E原料的能源转换效率，% VH2氢气体积（实验测定），ml QH2氢气的热值， VCH4甲烷体积（实验测定），ml QCH4甲烷的热值， QSAC蔗糖的燃烧热值，16490J/g m蔗糖质量（实验测定），gl能源转换效率的计算2.2.3 数据处理3 结果与分析3.1 产氢阶段3.1.1 日产气量 图3 产氢阶段产气曲线图4 产氢阶段pH值变化曲线3.1.2 pH值有机酸含量为图5 产氢阶段蔗糖含量变化曲线3.1.3 蔗糖含量蔗糖含量为图6 产甲烷阶段产气曲线3.2 产甲烷阶段3.2.1 日产气量项目总产气量（ml）气体含量（%）发酵时间（d）产氢阶段总气体394713氢气208952.94甲烷59014.96产甲烷阶段总气体354020甲烷198756.13氢气104129.40总产气情况总气体7487氢气313041.81甲烷257734.423.3 产气情况综合分析3.4 蔗糖发酵产氢产甲烷的能源转换效率E=100%E=100%E= 80.39%项目能源转换效率/%产氢产甲烷单独产氢单独产甲烷（沼气发酵）3.5 蔗糖不同发酵过程能源转换效率的比较42.42(文献值)4 结论与讨论 通过调节发酵环境的pH，可以建立“氢化甲烷化”程序的厌氧发酵产能系统； 蔗糖发酵产氢产甲烷的能源转换效率达80.39%, 分别是蔗糖发酵制氢和蔗糖沼气发酵的倍和倍，表明该产能系统能显著提升厌氧处理的能源效率。

参考文献1胡纪萃，周孟津，左剑恶.废水厌氧生物处理理论与技术M.北京：中国建筑工业出版社，2002.2张无敌，宋川洪，尹芳等.沼气发酵与综合利用M.昆明：云南科技出版社，2004.3胡觉，张无敌，尹芳等.紫茎泽兰产氢产甲烷联合发酵的研究J.第二届全国研究生生物质能研讨会，2007，12:12-14.4夏明星，白术杰，张向宇.浅析用奥氏气体分析仪测定煤气中毒可燃组分J.科技创新导报，2008，10.5张敏.奥氏气体分析仪燃烧法对可燃气的分析J.高师理科学刊，2008，28(6).6张庆红，马梅芳.硫酸-蒽酮法测定天冬中多糖含量J.中国现代中药，2008，10(8).7李庆林.有机垃圾厌氧发酵过程性能预测系统建模与实验验证D.上海：上海交通大学，2009:35-36.8袁振宏，吴创之，马隆龙等.生物质能利用原理与技术M.北京:化学工业出版社，2003.313- 317.9赵琦.蔗糖催化燃烧的实验探究设计J.化学教育，2009，01.10邱郁安，张紫英，苏莉娟等.寻沼气宝贝氢化-甲烷化程序厌氧发酵产能系统之建立11胡觉.紫茎泽兰产氢产甲烷联合发酵的研究D.昆明：云南师范大学，2008.12尹芳，胡觉，张无敌等.紫茎泽兰产氢产甲烷联合发酵的研究J.科学通报，2010，55(36)：3469-3476.13 Binfei Xie, Jun Cheng, Junhu Zhou,et al. Cogeneration of hydrogen and methane from glucose to improve the energy conversion efficiency J. International Journal of Hydrogen Energy, 2008, 33(19): 5006-5011.谢谢大家！敬请各位专家学者批评指正，并给予学生宝贵意见。