【摘要】：沼氣作為可再生能源已成為我國(guó)能源戰(zhàn)略的重要組成部分,開發(fā)高效的脫硫技術(shù)是沼氣有效利用的重要保證。與常規(guī)的化學(xué)脫硫相比,生物脫硫技術(shù)具有處理成本低和無二次污染等優(yōu)勢(shì)。沼氣生物脫硫技術(shù)引起眾多研究者的關(guān)注。沼氣生物脫硫主要由2部分組成,首先通過吸收液把沼氣中H2S吸收下來,接著脫硫細(xì)菌把吸收液中的硫化物氧化成單質(zhì)硫或者硫酸根。國(guó)內(nèi)對(duì)于沼氣生物脫硫技術(shù)處于起步階段。本研究首先建立單質(zhì)硫的分析方法,采用硫化鈉模擬廢水研究了pH、溶解氧(DO)、水力停留時(shí)間(HRT)、溫度和鹽度等運(yùn)行參數(shù)對(duì)硫化物生物氧化成單質(zhì)硫的影響。采用PCR-DGGE技術(shù)分析高含鹽生物脫硫反應(yīng)器中的優(yōu)勢(shì)菌種。采用16S rDNA克隆文庫技術(shù)分析高含鹽生物脫硫系統(tǒng)細(xì)菌多樣性。在留民營(yíng)沼氣站開展了日處理沼氣100m3生物脫硫的中試研究和日處理沼氣1000m3生物脫硫示范工程研究。在高碑店污水處理廠開展污泥厭氧消化產(chǎn)沼氣中高濃度H2S生物脫硫中試研究。單質(zhì)硫的測(cè)定還沒有成熟的方法。論文中首先建立了液-液萃取與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析環(huán)境樣品單質(zhì)硫方法。CS2作為測(cè)定單質(zhì)硫的萃取溶劑優(yōu)于CCl4。此方法測(cè)定單質(zhì)硫形態(tài)的線性范圍為5-200 mg/L,測(cè)定下限達(dá)到0.11mg/L。在其檢測(cè)下限,5個(gè)平行樣的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.18%。率先采用液-液萃取與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀定量分析環(huán)境樣品中單質(zhì)硫的方法是本文的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。從降低生物脫硫的成本考慮,生物脫硫的關(guān)鍵技術(shù)是把硫化物氧化成單質(zhì)硫。為了研究問題的方便,采用硫化鈉模擬廢水代替吸收液中的硫化物,研究工藝參數(shù)對(duì)單質(zhì)硫生成的影響,探索影響單質(zhì)硫生成的關(guān)鍵因素。硫化鈉模擬廢水生物脫硫研究表明,脫硫細(xì)菌在pH7.8-8.2時(shí)活性最高。增加溶解氧濃度會(huì)降低單質(zhì)硫的生成率。當(dāng)DO濃度在2.55mg/L時(shí),硫的去除負(fù)荷和單質(zhì)硫的產(chǎn)率最高。當(dāng)脫硫負(fù)荷保持不變時(shí),HRT對(duì)脫硫效果的影響很小。最有效的脫硫溫度是33。當(dāng)鹽濃度從0.5%升至2.5%時(shí),脫硫負(fù)荷從2.85kg/(m3·d)降至0.51kg/(m3·d),在生物脫硫反應(yīng)器中,保持一個(gè)合適的鹽度非常必要。組合填料和半軟性填料的脫硫負(fù)荷相差不大,采用組合填料生成的污泥沉降性好于半軟性填料。聚合氯化鐵對(duì)單質(zhì)硫混凝效果優(yōu)于聚合氯化鋁。為了明確生物脫硫系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)菌種,方便相關(guān)研究者進(jìn)一步完善生物脫硫技術(shù),采用pcr-dgge方法對(duì)反應(yīng)器中的優(yōu)勢(shì)菌種進(jìn)行分析。菌種分析表明,高鹽度廢水生物脫硫系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)菌種包括halothiobacillussp.st15,unculturedbacteriumclonej69-151c-2a,thiobacillussp.isa11,和marinebacteriumhb-5等4種。主要脫硫細(xì)菌是硫桿菌屬的thiobacillussp.isa11和鹽生硫桿菌屬的halothiobacillussp.st15。pcr-dgge技術(shù)只能表明生物反應(yīng)器中存在的優(yōu)勢(shì)菌種,并不能明確表明各類細(xì)菌所占的比例。論文進(jìn)一步采用16srdna克隆文庫方法對(duì)細(xì)菌的多樣性進(jìn)行分析。研究表明,高含鹽生物脫硫系統(tǒng)中的微生物主要包括3種類群:變形菌類群、放線菌類群和鞘脂桿菌類群。細(xì)菌類群優(yōu)勢(shì)順序?yàn)?γ-變形菌占55.9%,β-變形菌占17.6%,放線菌占8.8%,δ-變形菌占5.9%,α-變形菌占5.9%,鞘脂桿菌占2.9%。生物脫硫系統(tǒng)中主要的脫硫細(xì)菌是鹽生硫桿菌屬halothiobacillussp.st15(占55.9%)和硫桿菌屬thiobacillussp.uam-i(占14.7%)。成功培養(yǎng)halothiobacillussp.st15成為脫硫系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)菌種是本研究的重要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)。硫化鈉模擬廢水研究確定控制單質(zhì)硫生成的工藝條件,pcr-dgge技術(shù)和16srdna克隆文庫方法進(jìn)一步明確反應(yīng)器中的優(yōu)勢(shì)菌種。上述研究為開展沼氣生物脫硫技術(shù)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。論文在上述研究的基礎(chǔ)上,在留民營(yíng)沼氣站開展日處理100m3沼氣的生物脫硫中試實(shí)驗(yàn)。當(dāng)h2s濃度在2800-4200mg/m3之間,氣液體積比10:1,控制吸收液ph在7.8-8.2之間,吸收液溫度25℃的條件下,吸收塔內(nèi)沼氣中h2s的去除率達(dá)到90%以上。生物脫硫中試實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,在留民營(yíng)沼氣站建立生物脫硫示范工程,其處理規(guī)模1000m3/d,沼氣中h2s濃度2800-4200mg/m3,在ph=8、氣水比10:1和47s的接觸時(shí)間,h2s的去除率達(dá)到90%。硫化物轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫的比例85%。在示范工程成功運(yùn)行的基礎(chǔ)上,生物脫硫成功入選2012年北京市節(jié)能低碳技術(shù),沼氣生物脫硫技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用。在高碑店開展污泥厭氧消化產(chǎn)生的沼氣生物脫硫技術(shù)中試研究。其沼氣中h2s濃度較高,在7000-8400mg/m3之間,當(dāng)氣液比是10:1,吸收液ph達(dá)到8.3時(shí),103s的接觸時(shí)間,處理后沼氣中h2s濃度為115mg/m3,實(shí)驗(yàn)運(yùn)行效果達(dá)到863項(xiàng)目的技術(shù)要求。高碑店沼氣生物脫硫反應(yīng)器中有4種優(yōu)勢(shì)菌種,其中可以氧化硫化物的菌種依次為:①螺桿菌科sulfurimona屬的sulfurimonassp.rs_sur15-1;②螺桿菌科sulfurimona屬的sulfurimonasautotrophicadsm16294;③鹽生硫桿菌屬的halothiobacillusneapolitanusstraincip104769;④硫桿菌屬的Thiobacillus sp.ISA11。成功地把生物脫硫技術(shù)應(yīng)用于污泥厭氧消化產(chǎn)生的含高濃度H2S沼氣脫硫。
【圖文】：

的酸性組分汽提出來。由再生塔留出氣體，稱之為貧液。熱貧液經(jīng)貧/富液，回收一部分熱量，然后由溶液循環(huán)收塔頂部，完成吸收液再生和循環(huán)。天然氣脫硫工程的主流工藝之一[11]。化法脫硫脫硫技術(shù)包括 ADA 法脫硫、栲膠法脫硫。二磺酸鈉（Anthraquinone-2,6-disulfo結(jié)構(gòu)式如圖 1-1 所示，，ADA 含有醌式構(gòu)時(shí)處于還原態(tài)。ADA 法脫硫就是利氧載，實(shí)現(xiàn)脫硫功能。

沼氣生物脫硫現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)吸收塔中梯形填料
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X701.3;S216.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2694483