利用工业有机废水生物制氢的方法技术

一种利用工业有机废水生物制氢的方法，其特征在于，该方法包括：　　　　（１）制备利用工业有机废水生物制氢的培养液　　　　将工业有机废水置于密闭透明容器中，用氮气或二氧化碳气体置换容器中的空气，在室温条件下加入生物制氢发酵液进行发酵反应，得到利用工业有机废水生物制氢的培养液；　　　　（２）制备利用工业有机废水生物制氢的发酵液　　　　将（１）制备的培养液在无氧的条件下移入制氢反应器中继续进行室温发酵，同时加入工业有机废水进行发酵，发酵过程在无氧条件下进行，得到利用工业有机废水生物制氢的发酵液。　　　　（３）利用工业有机废水制备氢气　　　　在无氧的条件下，让工业有机废水连续地流入盛有（２）制备的发酵液的制氢反应器中，在１５～５５℃的温度范围内进行发酵制氢，这样就可大量的制备氢气。　　　　（４）提取氢气　　　　将（３）于制氢反应器中制备的氢气，通过气体分离装置，以获得纯氢气。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种氢气的制备方法，特别是一种利用工业有机废水制备氢气的方法。
技术介绍
目前作为主体的矿石燃料储量有限，而且燃烧时产生CO2和氮、硫等的氧化物，这些物质一旦排放到大气中，都是影响人类生存环境的大气污染物。为了促使经济与环境协调发展，实施可持续的发展战略，需要寻求能源合理利用的新途径。开发并转而应用其他可再生的新能源已在世界范围形成共识，这就使氢气成为各国科研人员一致公认的理想开发对象。 氢气在燃烧时只产生水，是一种能实现污染零排放的清洁能源。作为二十一世纪人们所能够利用的一种能源，它的位置举足轻重。自然界中几乎没有氢气存在。传统的制氢方法有水电解法、合成气转化法、天然气转化法等，这些方法耗能过大，制氢的成本很高。因此，利用能够生产出氢气的微生物来制氢，是一种无污染且经济有效的好方法。 生物制氢是1938年由M.Mickelson和C.H.Werkman提出来的。能够产生氢气的微生物，根据微生物生长所需能量来源，大体上可分为两大类一类是利用有机物生长的非光合微生物(以下称厌氧型氢气生成细菌)，厌氧型氢气生成细菌通常利用有机物生存，并把有机物分解成有机酸、H2、CO2；另一类是利用光能生长的光合微生物(以下称光合细菌)，光合细菌通常利用有机酸生存，并把有机酸分解成H2、CO2。这两大类氢气生成细菌，都是厌氧型氢气生成细菌。利用光合细菌通过有机酸制氢的研究在七十、八十年代就已形成了一个体系。由于原料来源有机酸，限制了工业化大规模生物制氢。 国际科学界利用有机物发酵后(参与发酵反应的细菌种类各异)可产生氢气的特点，一直在寻求更为经济的生物制氢方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用工业有机废水制备氢气的方法，可以高效地处理废水，同时大量制备氢气。 本专利技术的另一目的是提供的制备氢气的方法，既可控制环境污染，又可变废为宝，产生新能源，且大大降低制氢成本，其成本远远低于传统的工业制氢方法。 为达到上述目的，本专利技术的技术解决方案是提供一种，该方法包括(1)制备利用工业有机废水生物制氢的培养液将工业有机废水置于密闭透明容器中，用氮气或二氧化碳气体置换容器中的空气，在室温条件下加入生物制氢发酵液进行发酵反应，得到利用工业有机废水生物制氢的培养液；(2)制备利用工业有机废水生物制氢的发酵液将(1)制备的培养液在无氧的条件下移入制氢反应器中继续进行室温发酵，同时加入工业有机废水进行发酵，发酵过程在无氧条件下进行，得到利用工业有机废水生物制氢的发酵液。 (3)利用工业有机废水制备氢气在无氧的条件下，让工业有机废水连续地流入盛有(2)制备的发酵液的制氢反应器中，在15～55℃的温度范围内进行发酵制氢，这样就可大量的制备氢气。 (4)提取氢气将(3)于制氢反应器中制备的氢气，通过气体分离装置，以获得纯氢气。 所述的，其工业有机废水的COD浓度在1000～150000mg/L范围内。 所述的，其中制备氢气的反应温度优选为25～35℃。 所述的，当管径为φ20cm时，所述工业有机废水以0.02～0.15cm/s的速度连续地流入制氢反应器中。 所述的，其中在制备利用工业有机废水生物制氢的培养液和发酵液时的发酵反应时间都为2～4个月。 本专利技术的基本出发点是在无氧的条件下，工业有机废水通过细菌的作用产生氢气，通过气体分离装置，可获得99.5％的纯氢气。 本方法的特点是，在密闭透明容器中，加入我们研制开发的生物制氢发酵液(公开号CN1276430A)，使用一般制氢设备，在常温、常压下进行发酵反应，得到利用工业有机废水制备的氢气。 利用本专利技术方法，可将许多种类的工业有机废水连续地送入一般常用的生物制氢设备中，加以处理，即可连续地制得氢气，变废为宝。 本专利技术方法制备的氢气，由于是使用一般制氢设备，在常温、常压下进行发酵反应的，使工业化生物制氢变得可能，且经济有效。使用本方法制备的生物制氢发酵液与利用厌氧活性污泥(中国专利申请92114474.1)进行有机废水发酵法生物制氢相比，本专利技术得到的发酵液中不含有消耗氢气的甲烷生成细菌等厌氧细菌，因此，可大量回收氢气。利用本专利技术得到的发酵液在制备氢气过程中，其代谢产物单纯，为H2，CO2，乙酸，丁酸，乙酸、丁酸可直接回收利用。 上述反应均可在室温下进行，随地点或季节的不同，反应温度可随之变化，一般为15～55℃，多数情况下为25～35℃。在上述反应中，工业有机废水中COD的浓度可以在很大的范围内变化，例如，浓度大则可能操作上相对难一些，而浓度小操作上简单一些，但制氢能力不受到限制。一般在本方法中工业有机废水中COD的浓度在1000～150000mg/L范围内均可连续地制得氢气。工业有机废水连续地流入制氢反应器中的速度，当管径为φ20cm时，根据需要控制在0.02～0.15cm/s。 本专利技术可以使工业有机废水通过细菌发酵产生氢气。利用本专利技术提供的制氢方法，既可控制环境污染，又可变废为宝，产生新能源，且大大降低制氢成本，其成本远远低于传统的工业制氢方法，原料来源广泛，且代谢产物单纯，具有工业产氢的实用性。 本申请人的研究成果符合国家可持续发展战略的能源政策和环境政策，表明人类完全能从土地中培育出高效清洁能源。具有广阔的应用前景，显著的经济效益和社会效益。 具体实施方式 实施例1将COD浓度为12500mg/L的啤酒厂废水，以1680升/天的速度连续地流入有效容积700升的制氢反应器中进行发酵制氢，发酵过程在无氧条件下进行，发酵反应温度为34℃，这样每天可产生4.0m3的氢气。 实施例2将COD浓度为17000mg/L的啤酒废水，以1680升/天的速度连续地流入有效容积700升的制氢反应器中进行发酵制氢，发酵过程在无氧条件下进行，发酵反应温度为32℃，这样每天可产生5.1m3的氢气。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用工业有机废水生物制氢的方法，其特征在于，该方法包括(1)制备利用工业有机废水生物制氢的培养液将工业有机废水置于密闭透明容器中，用氮气或二氧化碳气体置换容器中的空气，在室温条件下加入生物制氢发酵液进行发酵反应，得到利用工业有机废水生物制氢的培养液；(2)制备利用工业有机废水生物制氢的发酵液将(1)制备的培养液在无氧的条件下移入制氢反应器中继续进行室温发酵，同时加入工业有机废水进行发酵，发酵过程在无氧条件下进行，得到利用工业有机废水生物制氢的发酵液。(3)利用工业有机废水制备氢气在无氧的条件下，让工业有机废水连续地流入盛有(2)制备的发酵液的制氢反应器中，在15～55℃的温度范围内进行发酵制氢，这样就可大量的制备氢气...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘光臻，张永芳，沈建权，陈申，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：