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氢气具有热值高、无污染、可再生等特点,是理想的清洁能源。升流式厌氧污泥床(UASB)产氢反应器具有生物量高和抗冲击负荷能力强的特点,是当前研究的热点。液体上升流速和有机负荷是UASB产氢反应器运行的基本工艺参数,探讨液体上升流速和有机负荷条件对系统的影响机制,研究两者与颗粒污泥特性和生物降解规律之间的互动关系,可以为现有工艺的合理设计、优化运行和反应器的改造提供有力的支持。本研究首先考察了UASB产氢反应器的启动特性,分析了启动过程中产氢、污泥量、pH和氧化还原电位(ORP)等发酵特性和胞外聚合物(EPS)组分的变化。然后分别改变液体上升流速和有机负荷,分析了其对产氢特性和颗粒污泥性质的影响。研究成果如下:(1)UASB反应器经过70 d启动成功,形成了厌氧产氢颗粒污泥,其呈现层次分明的多孔网状结构;产氢速率在4.48～4.98 L/(L?d),pH在5.0～5.61,ORP在-506～-565 mV,表现出较好的稳定性。EPS增加促进了污泥颗粒化,前期松散附着的胞外聚合物(LB-EPS)含量高于紧密粘附的胞外聚合物(TB-EPS),有利于细小颗粒和絮体粘结吸附,促进颗粒污泥体貌形成,后期颗粒化完成后TB-EPS含量比LB-EPS高29.50 mg/g VSS,有利于维持颗粒污泥结构的稳定性。(2)在进料浓度保持在9.3 g/L的条件下,液体上升流速从0.15 m/h增大至0.6 m/h,颗粒污泥EPS含量从99.48 mg/g VSS增加至214.51 mg/g VSS,平均粒径从0.7 mm增大到1.48 mm;LB-EPS在EPS中的含量百分比减少,TB-EPS的含量百分比增加;颗粒污泥强度增大。上升流速增大至1.2 m/h,反应器运行不稳定,生物量减少,污泥沉降性能变差。因此上升流速0.6 m/h条件下培养的颗粒污泥性能较好。(3)在液体上升流速保持在0.15 m/h的条件下,有机负荷从40 gCOD/(L?d)增加至80gCOD/(L?d),产氢速率逐渐增加,VSS从42.99 g/L增加到78.68 g/L,颗粒污泥平均粒径从0.7 mm增大到1.92 mm,EPS含量从103.49 mg/g VSS增加至283.85 mg/g VSS。且在有机负荷为80gCOD/(L?d)时,产氢速率达到最大,为9.02 L/(L?d);丁酸加乙酸的含量占总液相产物的质量分数在68%以上,呈现丁酸型发酵;葡萄糖利用率高于97%;颗粒污泥EPS含量较高,TB-EPS的含量为194.64 mg/g VSS,其含量是LB-EPS的2.18倍,颗粒污泥结构紧实,沉降性能良好。有机负荷增加至90 gCOD/(L?d),产氢速率降低,系统运行不稳定。