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卧式CSTR生物制氢反应器设计与流场数值模拟 被引量：2
1
作者 李峰哲 丁杰 +2 位作者 郭婉茜 金正首 任南琪 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期305-310,共6页
为在一定程度上弥补连续流搅拌槽式反应器(CSTR)生物制氢反应器的缺陷,及指导生物制氢反应器的放大设计,该文研究设计卧式CSTR制氢反应器。采用多重参考系法(MRF)和标准k-ε湍流模型模拟在50 r/min的较低转速下具有相同桨径、不同叶宽... 为在一定程度上弥补连续流搅拌槽式反应器(CSTR)生物制氢反应器的缺陷,及指导生物制氢反应器的放大设计,该文研究设计卧式CSTR制氢反应器。采用多重参考系法(MRF)和标准k-ε湍流模型模拟在50 r/min的较低转速下具有相同桨径、不同叶宽结构的5种搅拌桨(搅拌桨的叶宽W分别为30、40、50、60、70 mm)的搅拌特性。结果表明叶宽为60 mm的搅拌桨能产生合理的径向、轴向速度分布使活性污泥与底物充分接触,适合生物制氢反应器的工艺需要。通过计算得到不同叶宽结构下的搅拌功率与扭矩,对进一步研究生物制氢反应器的工业化应用和运行控制提供参考价值。 展开更多
关键词 生物制氢 卧式连续流搅拌槽式反应器 计算流体力学 流场数值模拟 生物制氢反应器
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L-半胱氨酸对连续流发酵生物制氢的促进作用 被引量：4
2
作者 曲媛媛 任南琪 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期1559-1563,共5页
为了研究L-半胱氨酸对连续流厌氧发酵生物制氢系统的影响,通过运行两组平行的连续流搅拌槽式反应器(CSTR),一组随进水连续添加0.1 g/L的L-半胱氨酸,另一组不添加,对比考察两组系统的氧化还原电位、生物量、产酸发酵情况以及产氢能力.结... 为了研究L-半胱氨酸对连续流厌氧发酵生物制氢系统的影响,通过运行两组平行的连续流搅拌槽式反应器(CSTR),一组随进水连续添加0.1 g/L的L-半胱氨酸,另一组不添加,对比考察两组系统的氧化还原电位、生物量、产酸发酵情况以及产氢能力.结果发现添加L-半胱氨酸反应器的氧化还原电位降至-400 mV以下仅需1 d,形成稳定的乙醇型发酵仅需25 d;而未添加L-半胱氨酸的反应器则分别需要10 d和35 d.达到稳定运行状态时,添加L-半胱氨酸反应器的产氢速率为3.06 L/d,高于未添加L-半胱氨酸的2.99 L/d.研究表明L-半胱氨酸能够促进形成适宜乙醇型产氢发酵的低氧化还原电位环境,从而加快连续流产氢系统的启动进程,并提高系统的产氢能力. 展开更多
关键词 L-半胱氨酸 生物制氢 连续流发酵制氢 厌氧 连续流搅拌槽式反应器
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升流式厌氧污泥床和连续流搅拌槽式反应器的废水处理效能及产甲烷菌群组成的对比分析 被引量：4
3
作者 张立国 李建政 +1 位作者 班巧英 许一平 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第31期23-27,共5页
分别运行升流式厌氧污泥床(UASB)反应器和连续流搅拌槽式反应器(CSTR)并使其达到稳定运行状态,在有机负荷率(OLR)均为6.0kg.m-3.d-1的条件下,对比分析了二者在稳定期的运行特性和产甲烷菌群的组成。结果表明,UASB的化学需氧量(COD)去除... 分别运行升流式厌氧污泥床(UASB)反应器和连续流搅拌槽式反应器(CSTR)并使其达到稳定运行状态,在有机负荷率(OLR)均为6.0kg.m-3.d-1的条件下,对比分析了二者在稳定期的运行特性和产甲烷菌群的组成。结果表明,UASB的化学需氧量(COD)去除率为95%,显著高于CSTR的COD去除率(84%)。然而,CSTR系统中的活性污泥的比产甲烷速率(315L.kg-1.d-1)和比COD去除率(0.85kg.kg-1.d-1)则显著高于UASB的260L.kg-1.d-1和0.67kg.kg-1.d-1。采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)指纹分析技术对系统稳定期的活性污泥进行分析的结果表明,UASB系统的优势产甲烷菌为Methanosaeta concilii和Methanospirillum hungatei,而CSTR系统中的优势产甲烷菌为Methanosarcina mazeii和Methanobacterium formicicum。污泥微生物群落组成及其代谢特征的不同是造成厌氧处理系统效能差异的内在原因。UASB和CSTR在COD去除效能和污泥比活性方面各有所长,在实际应用中,须根据废水水质和预期处理程度合理选用。 展开更多
关键词 升流式厌氧污泥床 连续流搅拌槽式反应器 处理效能 产甲烷菌群
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厌氧发酵反应器的启动运行及活性污泥的优势菌群分析 被引量：1
4
作者 王靖媛 秦智 尹梦 《上海师范大学学报（自然科学版）》 2018年第6期704-712,共9页
为探讨连续流搅拌槽式厌氧发酵反应器(CSTR)的启动运行效能和活性污泥的优势菌群组成,考察了CSTR处理高浓度糖蜜废水启动运行期的进出水化学需氧量(COD)和p H值变化规律,并采用Illumina Mi Seq平台高通量测序技术对比分析了启动运行不... 为探讨连续流搅拌槽式厌氧发酵反应器(CSTR)的启动运行效能和活性污泥的优势菌群组成,考察了CSTR处理高浓度糖蜜废水启动运行期的进出水化学需氧量(COD)和p H值变化规律,并采用Illumina Mi Seq平台高通量测序技术对比分析了启动运行不同阶段的优势菌群组成.研究结果表明:厌氧发酵反应器经过启动阶段的运行,较好地完成了厌氧活性污泥的驯化.在启动运行后期,反应器出水pH值稳定在4. 7～4. 9之间,液相发酵产物总量为1298 mg·L^(-1),其中乙酸和丁酸质量占发酵产物总质量的73. 1%,形成丁酸型发酵的主要发酵产物;活性污泥沉降30 min后,沉降污泥的体积分数为37%,驯化后活性污泥具有良好的沉降性能.活性污泥优势菌群分析表明:反应器启动运行后期,活性污泥形成以产乙醇杆菌属(Ethanoligenes)、巨型球菌属(Megasphaera)和Ⅳ型梭菌(Clostridium IV)为主的优势菌群. 展开更多
关键词 连续流搅拌槽式反应器(CSTR) 启动运行 优势菌群
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pH对发酵系统的产甲烷活性抑制及产氢强化 被引量：9
5
作者 李建政 苏晓煜 +2 位作者 昌盛 张立国 于泽 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期63-66,共4页
为抑制厌氧发酵系统的产甲烷活性,强化其发酵产氢性能,采用逐级降低pH的调控方法,探讨连续流搅拌槽式反应器(CSTR)从具有显著甲烷发酵特征的厌氧发酵系统向发酵产氢系统转变的运行特征.在进水COD 7 000 mg/L、水力停留时间(HRT)8 h条件... 为抑制厌氧发酵系统的产甲烷活性,强化其发酵产氢性能,采用逐级降低pH的调控方法,探讨连续流搅拌槽式反应器(CSTR)从具有显著甲烷发酵特征的厌氧发酵系统向发酵产氢系统转变的运行特征.在进水COD 7 000 mg/L、水力停留时间(HRT)8 h条件下,发酵体系在pH由6.5～7.2降低到6.0～6.5时,虽然发酵气中的甲烷体积分数逐渐减少乃至消失,但氢气体积分数一直在3%以下;当pH下降到4.0～5.0时,系统中的产酸发酵作用得到了进一步强化,挥发性发酵产物总量平均为2 052 mg/L,呈现为典型的乙醇型发酵,发酵气产量平均为26 L/d,其氢气体积分数稳定在45%左右,活性污泥的比产氢率达1.67 L/(g.d). 展开更多
关键词 有机废水 甲烷发酵 发酵产氢 pH调控 连续流搅拌槽式反应器
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CSTR和ACR丁酸型发酵制氢系统的运行特性比较 被引量：2
6
作者 李建政 于泽 +1 位作者 昌盛 苏晓煜 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1551-1557,共7页
为寻求更好的连续流发酵生物制氢反应器模式,以稀释糖蜜为底物,控制反应系统为丁酸型发酵,比较研究了搅拌槽式反应器(CSTR)和厌氧接触式反应器(ACR)的启动运行特性。结果表明,以经曝气培养的下水道污泥为接种物,在接种量4.8g MLVSS.L-1... 为寻求更好的连续流发酵生物制氢反应器模式,以稀释糖蜜为底物,控制反应系统为丁酸型发酵,比较研究了搅拌槽式反应器(CSTR)和厌氧接触式反应器(ACR)的启动运行特性。结果表明,以经曝气培养的下水道污泥为接种物,在接种量4.8g MLVSS.L-1、进水COD 5000mg.L-1、HRT 12h、温度(35±1)℃和pH 5.5～6.0等相同条件下,CSTR系统可以更快地达到稳定的丁酸型发酵状态,而ACR系统因其有效的生物持有能力而在产氢性能方面更具优势。在稳定运行状态下,ACR系统的底物酸化率、产氢速率和污泥的比产氢速率分别为44%、9L.d-1和0.15L.(g MLVSS.d)-1,分别是CSTR系统的1.62、2.05和1.15倍。 展开更多
关键词 发酵制氢 连续流搅拌槽式反应器(CSTR) 厌氧接触反应器(ACR) 运行特性 产氢效能
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ABR发酵系统运行特性及产氢效能研究 被引量：6
7
作者 郑国臣 李建政 +5 位作者 昌盛 张照韩 官涤 金羽 郭静波 卢海凤 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期75-81,共7页
为解决连续流搅拌槽式反应器(CSTR)发酵制氢系统存在的不足,如单位基质氢气转化率低、因搅拌带来的耗能,抗负荷冲击能力不强等问题,开展了厌氧折流板反应器(ABR)发酵产氢的研究.结果表明,在35℃和进水COD 5000mg/L等条件下,ABR系统可在... 为解决连续流搅拌槽式反应器(CSTR)发酵制氢系统存在的不足,如单位基质氢气转化率低、因搅拌带来的耗能,抗负荷冲击能力不强等问题,开展了厌氧折流板反应器(ABR)发酵产氢的研究.结果表明,在35℃和进水COD 5000mg/L等条件下,ABR系统可在26d达到乙醇型发酵,其比产氢速率为0.13L/(gMLVSS.d),而在同样条件下,CSTR达到乙醇型发酵后,比产氢速率仅为0.06L/(gMLVSS.d).ABR通过生物相的分离,使产氢系统梯级利用有机物并达到深度产氢的目的.与CSTR相比,ABR具有较高的产氢活性、较低能源消耗等优点,是一种较为理想的有机废水发酵制氢反应设备. 展开更多
关键词 有机废水 厌氧发酵 生物制氢 连续流搅拌槽式反应器(CSTR) 厌氧折流板反应器(ABR)
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CSTR和ABR甲烷发酵系统运行特征比较
8
作者 李雨霏 郑国臣 +4 位作者 项丽君 李建政 郭静波 张照韩 王英伟 《中国给水排水》 CAS CSCD 北大核心 2014年第19期24-28,共5页
厌氧发酵技术是解决环境污染及能源需求问题的重要途径。针对常见的连续流搅拌槽式反应器(CSTR)和厌氧折流板反应器(ABR)存在的甲烷发酵技术问题,开展了产甲烷系统的调控技术研究。在特定条件下,比较CSTR和ABR两类反应器的甲烷发酵系统... 厌氧发酵技术是解决环境污染及能源需求问题的重要途径。针对常见的连续流搅拌槽式反应器(CSTR)和厌氧折流板反应器(ABR)存在的甲烷发酵技术问题,开展了产甲烷系统的调控技术研究。在特定条件下,比较CSTR和ABR两类反应器的甲烷发酵系统效能。结果表明,在进水COD为4 000 mg/L、HRT为24 h条件下,CSTR系统运行73 d后可形成完整甲烷发酵,对COD的去除率维持在70%左右,但系统运行不够稳定。在接种污泥、进水COD、HRT等相同的情况下,ABR系统运行17 d后,对COD的去除率即可达到74%;保持有机负荷为4 kg/(m3·d)不变,通过调控ABR进水COD浓度、HRT等后,对COD的去除率可达到90%以上。与CSTR相比,ABR通过生物相的分离(产酸发酵菌群、产氢产乙酸菌群和产甲烷菌群等沿程分布于各格室并呈现不同的优势度),增强了产氢产乙酸作用,使系统去除效能更高、抗冲击负荷能力更强,运行也更稳定。 展开更多
关键词 有机废水 甲烷发酵 连续流搅拌槽式反应器 厌氧折流板反应器
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