使用上游无氧多泡生物反应器进行现场生物气体升级:操作和生物学方面

科学领域:

• 环境科学 环境科学
• 微生物学 微生物学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.

背景情况:

• 生物气的升级对于可再生能源生产至关重要.
• 现场生物方法为传统的升级技术提供了可持续的替代方案.
• 优化反应堆设计和操作参数是高效生物气升级的关键.

研究的目的:

• 开发和评估一个实验室规模的上游无氧多泡基生物反应器 (UAPB),用于通过注射在现场升级生物气.
• 调查运行参数 (如流量和气体循环率) 对生物气提升效率的影响.
• 在生物气升级过程中分析微生物群落的变化.

主要方法:

• 开发了一种440毫升的UAPB,具有多孔扩散器和高气体循环.
• 使用合成废水进行操作,有机载荷率 (OLR) 为 3.5 g COD/L·day,液压保留时间 (HRT) 为 7.33 h.
• 系统优化气流量和气体循环比率,然后进行微生物社区分析.

主要成果:

• 通过注入 (H2) 来实现甲 (CH4) 含量从26%大幅增加到56%.
• 确定了最佳运行条件,循环回收率为32,H2流量为54毫升/小时,可提高的消耗.
• 观察到稳定的甲生产率 (1.4-1.9 L CH4/L 反应器·天) 和甲产生的社区的转移,有利于甲类植物.
• 与增加的消耗相关联了Aeromonadaceae的丰富性,这表明直接跨物种电子转移 (DIET) 的作用.

结论:

• UAPB配置是稳定,简单和有效的现场生物气体升级的有希望的技术.
• 优化的操作参数和微生物社区动态对于最大限度地提高沼气升级效率至关重要.
• 通过像Aeromonadaceae这样的细菌介导的直接物种间电子转移 (DIET) 可能在增强过程中发挥重要作用.