本文關(guān)鍵詞：生物法降解硅氧烷、硫化氫和甲硫醇的基礎(chǔ)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：有機硅化合物的降解使得生物氣中常含有微量的硅氧烷,硅氧烷燃燒后生成SiO2引起堵塞并嚴重影響發(fā)動機傳熱。微生物分解動植物殘骸產(chǎn)生能源氣的過程中伴隨有H2S和甲硫醇等硫化合物的出現(xiàn),硫化合物具有腐蝕性,燃燒后最終轉(zhuǎn)化成酸性氣體危害環(huán)境。因此,硅氧烷以及硫化合物在能源氣使用之前需要凈化。本文首先利用八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)為唯一碳源作為篩選手段,反復分離純化后,首次在含D4的培養(yǎng)基上得到紫金牛葉桿菌。以降解D4為目標,把富集的紫金牛葉桿菌接種于生物滴濾塔中,研究了D4進口濃度、空床停留時間、營養(yǎng)液pH及流率對D4的脫除率和脫除能力的影響。實驗結(jié)果表明,當D4進口濃度為50 mg·m-3、pH為5和空床停留時間為15 min時,D4脫除率為58%,脫除能力為116 mg·m-3·h-1;推斷并驗證了紫金牛葉桿菌對D4的降解機理和降解路徑。其次,以脫氮硫桿菌厭氧條件下降解H2S為研究體系,考察了H2S進口濃度、空床停留時間、營養(yǎng)液pH及流率對H2S的脫除率和脫除能力的影響以及初始H2S/NO3-對產(chǎn)物中SO42-/S0的影響,獲得了當進口濃度在100~1000 ppm范圍內(nèi),把H2S氧化為單質(zhì)硫的關(guān)鍵操作條件;在實驗的基礎(chǔ)上,建立了生物滴濾塔脫除H2S的動力學模型,通過對比發(fā)現(xiàn)模擬值和實驗值可以較好地吻合。然后,分別采用一塔同步脫除和兩塔串聯(lián)分步脫除的方式,研究了生物滴濾塔中H2S、甲硫醇和D4的同步脫除性能。研究發(fā)現(xiàn),保持H2S進口濃度為700 ppm和空床停留時間為40 s不變,甲硫醇存在時的H2S脫除率均大于無甲硫醇存在時的H2S脫除率94%,因為甲硫醇和H2S的降解產(chǎn)物硫單質(zhì)發(fā)生反應,促進了H2S脫除;脫氮硫桿菌不能降解D4,紫金牛葉桿菌不能降解硫化物。最后,針對含S2-廢水,進行了回收單質(zhì)硫的工藝設(shè)計:廢水中的S2-經(jīng)過內(nèi)循環(huán)三相生物流化床反應器內(nèi)脫氮硫桿菌的作用,轉(zhuǎn)化為小顆粒的單質(zhì)硫,硫被三相分離器及斜板沉淀池分離出來后,經(jīng)過提純和干燥,變?yōu)榱蚧欠勰?最終實現(xiàn)了硫的有效回收。在生物反應器中,通過實驗獲得了實現(xiàn)含S2-廢水高脫除率的最佳操作條件,并考察了S2-濃度在2~5 g?L-1范圍內(nèi)反應器的抗外界干擾能力。
【關(guān)鍵詞】：硅氧烷 硫化氫 甲硫醇 降解 生物法
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X172;X703
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 文獻綜述10-34
• 1.1 能源氣10-11
• 1.1.1 能源氣開發(fā)利用的必要性10
• 1.1.2 能源氣凈化10-11
• 1.2 脫除能源氣中有機硅化合物和硫化合物的意義11-13
• 1.2.1 脫除有機硅化合物的意義11-12
• 1.2.2 脫除硫化合物的意義12-13
• 1.3 能源氣中硅氧烷的處理技術(shù)13-19
• 1.3.1 脫除硅氧烷的方法13-18
• 1.3.2 硅氧烷的微生物處理技術(shù)18-19
• 1.3.3 微生物降解硅氧烷的優(yōu)勢和存在的問題19
• 1.4 能源氣中H_2S和廢水中硫化物的處理技術(shù)19-29
• 1.4.1 脫除能源氣中H_2S的工藝19-25
• 1.4.2 處理H_2S和硫化物的微生物25-28
• 1.4.3 H_2S和硫化物的生物轉(zhuǎn)化形式28
• 1.4.4 化能營養(yǎng)菌的生物降解機理28-29
• 1.5 能源氣中甲硫醇的脫除技術(shù)29-31
• 1.5.1 甲硫醇的脫除工藝29-30
• 1.5.2 微生物降解甲硫醇的優(yōu)勢和存在的問題30-31
• 1.6 能源氣中硅氧烷和硫化合物的同步脫除31-32
• 1.6.1 H_2S和甲硫醇的同步脫除31-32
• 1.6.2 硅氧烷和硫化合物同步脫除的必要性和存在的問題32
• 1.7 活性污泥和生物反應器的啟動32-33
• 1.7.1 活性污泥32
• 1.7.2 生物反應器的啟動32-33
• 1.8 本課題研究的主要內(nèi)容33-34
• 第二章 生物法降解八甲基環(huán)四硅氧烷的研究34-50
• 2.1 實驗原理34
• 2.2 實驗部分34-37
• 2.2.1 實驗裝置34
• 2.2.2 實驗方法34-36
• 2.2.3 分析方法36-37
• 2.3 結(jié)果與討論37-49
• 2.3.1 D4降解菌生長曲線的測定37-38
• 2.3.2 D4降解菌的鑒定38-40
• 2.3.3 D4降解性能的測試40-45
• 2.3.4 D4降解產(chǎn)物的鑒定45-47
• 2.3.5 D4降解路徑的推斷47
• 2.3.6 D4降解機理的假設(shè)與驗證47-49
• 2.4 小結(jié)49-50
• 第三章 生物法降解硫化氫和甲硫醇的研究50-70
• 3.1 引言50
• 3.2 實驗部分50-53
• 3.2.1 實驗裝置50-51
• 3.2.2 實驗方法51-52
• 3.2.3 分析方法52-53
• 3.3 結(jié)果與討論53-68
• 3.3.1 H_2S降解性能的考察54-65
• 3.3.2 甲硫醇降解性能的考察65-68
• 3.4 小結(jié)68-70
• 第四章 生物法同步降解硫化氫、甲硫醇和八甲基環(huán)四硅氧烷的研究70-80
• 4.1 引言70
• 4.2 實驗部分70-72
• 4.2.1 實驗裝置70
• 4.2.2 實驗方法70-72
• 4.3 結(jié)果與討論72-79
• 4.3.1 甲硫醇進口濃度對H_2S脫除性能的影響72-73
• 4.3.2 EBRT對H_2S和甲硫醇脫除性能的影響73-76
• 4.3.3 H_2S、甲硫醇和D4的同步脫除效果76-79
• 4.4 小結(jié)79-80
• 第五章 生物法脫除廢水中的硫離子及回收單質(zhì)硫的研究80-98
• 5.1 設(shè)計任務80
• 5.2 工藝流程及反應器設(shè)計80-91
• 5.2.1 工藝流程設(shè)計80-81
• 5.2.2 反應器設(shè)計81-86
• 5.2.3 沉淀池設(shè)計86-89
• 5.2.4 泵的計算與選型89-90
• 5.2.5 沉降式離心分離器90
• 5.2.6 硫料漿的處理90-91
• 5.3 實驗部分91-92
• 5.3.1 分析方法91
• 5.3.2 生物反應器的啟動91-92
• 5.4 結(jié)果與討論92-95
• 5.5 小結(jié)95-98
• 第六章 結(jié)論與展望98-102
• 6.1 論文主要結(jié)論98-99
• 6.2 研究展望99-102
• 參考文獻102-112
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明112-114
• 附錄114-120
• 致謝120-121

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  本文關(guān)鍵詞：生物法降解硅氧烷、硫化氫和甲硫醇的基礎(chǔ)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：349442