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两段式化能型沼气脱硫工艺研究

作　者: 杨栋
导　师: 刘海龙
学　校: 山西大学
专　业: 环境科学
关键词: 沼气 生物脱硫 无色硫细菌 中试
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


H2S是影响沼气安全利用的重要因素之一。生物脱硫具有条件易控制、能耗低、成本低等传统的干法和湿法脱硫所不具备的优势。目前国内沼气生物脱硫工艺多处于实验室模拟研究阶段,缺少现场的中试研究。为推广沼气的广泛应用,开发高效、低成本的沼气生物脱硫工艺势在必行。生物氧化和H2S吸收是控制脱硫效率的关键,本文重点对此展开系统性的研究。首先,本文建立了一套简捷的化能自养型脱硫菌驯化的方法,构建了生物接触氧化脱硫反应器,系统地研究了DO、硫化物容积负荷、pH、温度、水力停留时间(HRT)对生物脱硫效率和产物的影响,同时首次将盐度确定为影响生物脱硫的重要因素之一进行研究。1、DO是控制单质硫产量的关键因素,在给定的进水S2-浓度下,存在一个最佳DO使硫化物去除率和单质硫生成率最大化。硫化物容积负荷也影响SO42-的产生生物脱硫容积负荷宜控制在100 mg/h·L以下。控制进水S2-浓度为85～90 mg/L,当DO从0.3 mg/L逐渐升高至1.3 mg/L时,单质硫生成率从26%上升至90%,SO42-较少产生；随着DO(DO>1.3 mg/L)的继续升高,单质硫生成率降至67%(DO为2.5 mg/L)且趋于稳定。2、明确了容积负荷和最佳DO的相互关系。当硫化物容积负荷在70～300 mg/h·L之间时,硫化物容积负荷和最佳DO存在一定的函数关系,即DO=10-6Fv3-0.0006 Fv 2+0.1328 Fv-6.175.3、盐度对生物脱硫影响的研究表明,生物脱硫的盐度宜控制在1.5%以内,盐度升高导致脱硫率下降。高盐度(盐度大于1.5%)的环境对无色硫细菌(CSB)的生长代谢产生了抑制作用。其次,针对沼气吸收填料塔,本文构建和运行日处理100 m3沼气脱硫装置,研究了吸收液pH、吸收液温度、气液体积比对H2S吸收效果的影响,通过对其优化,即吸收液pH为8.0以上、气液体积比10：1,温度为20～25℃,H2S吸收率可达95%。最后,基于以上结论,通过在洗气塔中增设反冲洗装置和半软性填料、增设富液槽和贫液槽等措施,调整、优化工艺流程,克服了吸收塔吸收效率不稳定、反应器运行不稳定及反应器放大后H2S吸收率降低等问题,设计建立了一套日处理1000～1500 m3的先吸收后生物脱硫的两段式沼气生物脱硫设备。通过调试运行该生物脱硫装置,对含H2S 3000～4000 mg/m3的沼气,脱硫后H2S浓度平均为108 mg/m3,H2S吸收率达95%以上,单质硫转化率为85%,SO42-生成率低于2%。该工程处理1m3沼气只需0.03～0.06元。

全文目录


摘要  10-12ABSTRACT  12-14绪论  14-15第一章 文献综述  15-25  1.1 干法脱硫  15-16    1.1.1 活性炭吸附脱硫  15    1.1.2 氧化铁法脱硫  15-16  1.2 湿法脱硫  16-18    1.2.1 碱液吸收法  16-17    1.2.2 醇胺吸收法  17    1.2.3 湿式氧化法  17-18  1.3 生物脱硫  18-23    1.3.1 光能自养型脱硫微生物  18-19    1.3.2 化能自养型脱硫微生物  19-23  1.4 问题的提出及研究意义  23-24  1.5 主要研究内容  24-25第二章 沼气生物脱硫的实验室模拟研究  25-38  2.1 实验材料、装置及方法  25-27    2.1.1 实验材料  25-26    2.1.2 实验装置  26    2.1.3 实验方法  26-27    2.1.4 分析项目及分析方法  27  2.2 污泥驯化与挂膜  27-28    2.2.1 驯化  27-28    2.2.2 挂膜  28  2.3 实验步骤  28-29    2.3.1 DO和容积负荷对生物脱硫的影响研究  28-29    2.3.2 pH对生物脱硫的影响研究  29    2.3.3 温度和水力停留时间对生物脱硫的影响研究  29    2.3.4 盐度对生物脱硫的影响研究  29  2.4 结果和讨论  29-36    2.4.1 DO和容积负荷对生物脱硫的影响  29-33    2.4.2 pH对生物脱硫的影响  33-34    2.4.3 温度和水力停留时间对生物脱硫的影响  34-35    2.4.4 盐度对脱硫效果的影响  35-36  2.5 本章小结  36-38第三章 沼气生物脱硫的小试研究  38-45  3.1 两段式沼气脱硫工艺流程及原理  38-39  3.2 实验材料、装置及脱硫设备的启动  39-41    3.2.1 实验材料  39    3.2.2 实验装置  39-40    3.2.3 实验启动  40-41  3.3 吸收液对H_2S去除的影响  41-43    3.3.1 吸收液的pH对H_2S去除的影响  41    3.3.2 气液体积比对H_2S吸收的影响  41-42    3.3.3 吸收液温度对H_2S去除的影响  42-43  3.4 小试试运行  43-45第四章 沼气生物脱硫的中试设计与运行  45-53  4.1 沼气的组成及处理量  45  4.2 沼气生物脱硫工艺流程  45-47  4.3 各处理单元的设计  47-50    4.3.1 洗气塔  47-48    4.3.2 富液槽、贫液槽  48    4.3.3 清水槽、溶配槽  48    4.3.4 再生槽  48-49    4.3.5 沉降槽  49-50  4.4 中试试验的启动  50  4.5 生物脱硫中试的运行  50-51  4.6 该生物脱硫工艺成本计算  51-52  4.7 本章小结  52-53结论和建议  53-55参考文献  55-59攻读学位期间取得的研究成果  59-60致谢  60-61个人简况及联系方式  61-63

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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