浅析糖蜜废水制氢系统

1 引言

在厌氧生物制氢系统中，乙醇型发酵和丁酸型发酵是两种典型的产氢发酵类型，而不同

的发酵类型能够产生不同的代谢产物，其氢气产率也存在着差异，连续流厌氧发酵生物制氢

的研究中，绝大部分的国外研究者基本将反应器的发酵类型控制在丁酸型发酵上，并获得了

较高的产氢效能.而乙醇型发酵产氢类型自 1995 年被发现以来，只有少数几个研究团队进行

了研究和报道，同时，任南琪，李建政和邢德峰等的研究结果均显示，乙醇型发酵比丁酸型

发酵获得的产氢效率高，乙醇型发酵是厌氧生物制氢反应器的最佳适宜控制类型.然而，值

得注意的是，他们的研究均仅比较了反应器在单一有机负荷条件下乙醇型发酵和丁酸型发酵

的产氢能力.而对于不同的厌氧产酸发酵产氢微生物而言，其生长代谢能力在不同的有机负

荷条件存在差异，厌氧制氢系统内的微生物菌群会随着有机负荷的改变发生演替，形成不同

的顶级微生物群落结构，进而表现出不同的产氢效能.所以，当乙醇型发酵反应器在某一有

机负荷下具有最佳的产氢效能时，丁酸型发酵未必也能同时在该有机负荷下表现出较好的产

氢性能.因此，有必要研究在不同有机负荷条件下乙醇型发酵和丁酸型发酵产氢性能，以对

乙醇型、丁酸型发酵产氢能力进行系统的对比分析，以探索不同发酵类型呈现最佳产氢性能

时的适宜控制参数.

HRT 不仅能影响反应器的水力流态和传质效率，还能影响系统内活性污泥的活性，所以，

HRT 作为有机负荷的重要调控手段，对厌氧反应器的控制至关重要.HRT 的缩短不仅会将代时

较长的发酵产酸或产氢微生物从系统中淘汰出去，而影响系统运行性能，同时还会对系统造

成负荷冲击，甚至引起系统内厌氧活性污泥流失，导致厌氧系统崩溃.为此，本文以连续流

厌氧生物制氢反应器的运行为基础，系统比较了 ACR 丁酸型和乙醇型发酵制氢系统在不同

HRT 条件下的运行特性，以为制氢反应器运行控制提供技术参数.

2 材料和方法

2.1 实验装置

研究采用的 ACR 参照发明专利“厌氧接触式产酸发酵制氢反应器”(ZL 200710144460.1)

设计(李建政和昌盛，2008)，制氢反应器的有效反应容积为 10.8 L(图 1).由有机玻璃制成，

采用电热丝缠绕在反应器外壁上的方式加热保温，并通过温控仪将反应系统的温度控制在

(35±1)℃.