高硫燃煤脱硫菌种的筛选及性能研究

摘要

煤炭燃烧排放的SO2引起严重的环境污染。日益严格的环境污染控制标准要求开发深度脱硫技术。煤炭的燃前生物脱硫(BDS)技术与传统脱硫技术相比,具有反应条件温和、设备投资和操作费用低、可选择性脱除煤中各硫分等优点,将会成为实现煤炭深度脱硫的最有效技术之一。论文中以二苯并噻吩(DBT)作为模型化合物,从呼和浩特炼油厂污水中分离出一株脱硫菌株YBS2＃,该菌能将DBT降解为2-羟基联苯(2-HBP)。经对菌株进行了形态观察及生理生化特征鉴定将其归类为微杆菌属(Microbacterium)。采用单因素和正交试验,最终确定菌株适宜的碳源和氮源分别为甘油和氯化铵,菌株脱硫的最佳条件为:初始pH值:7.5,温度:30℃,DBT浓度:0.1mM,接菌量:10％,装液量:200mL/500mL。并在上述最适条件下测得YBS2＃菌株在4天后可降解64%的DBT。利用筛选得到的微杆菌在自行设计的反应装置中对煤样中有机硫进行脱除,研究发现YBS2＃菌株7天后对煤炭中有机硫的脱除率为70.45%,全硫脱除率为45.05%。并且考察了温度、初始pH值、煤浆浓度、煤粉粒度、搅拌速度和通气量等因素对脱硫效果的影响,初步得出了YBS2＃菌株脱硫的适宜操作条件为:搅拌速度为160r/min,温度为35℃,初始pH值为7.5,通气量为1.5L/min,煤粒度为150目,煤浆浓度为10%。同时,从大同煤矿附近土样中分离出一株可脱除硫铁矿硫的菌株DTT,经鉴定将其归类为硫杆菌属(Thiobacillus)。利用该菌株在反应装置中对煤样中硫铁矿硫进行脱除,发现DTT菌14天后可脱除经YBS2＃菌脱硫后的煤样中58.5%的硫铁矿硫,全硫脱硫率达33.5%。经考察浆浓度、煤粉粒度、搅拌速度和通气量等因素对脱硫效果的影响,初步得出了DTT菌在反应装置中脱硫适宜条件为:煤浆浓度为10%、煤粉粒度为150目、搅拌速度为150r/min、通气量为1.0L/min。两株菌对高硫煤中有机硫和硫铁矿硫的脱除研究,将为生物脱硫的工业应用提供参考。

目录

摘要

Abstract

前言

第一章 文献综述

1.1 高硫煤概述

1.1.1 高硫煤的危害

1.1.2 不同含硫量煤的分布特证

1.1.3 高硫煤的赋存形态

1.2 燃煤烟气中SO_2 的减排技术

1.2.1 燃烧前煤炭加工脱硫

1.2.2 燃烧中脱硫

1.2.3 燃烧后烟气脱硫（FGD）

1.3 煤炭脱硫方法

1.3.1 物理脱硫法

1.3.2 化学脱硫法

1.3.3 生物脱硫

1.4 生物脱硫技术

1.4.1 脱硫微生物

1.4.2 微生物脱硫机理

1.4.3 微生物脱硫研究进展

1.4.4 煤炭生物脱硫技术

1.4.5 影响微生物脱硫的因素

1.4.6 微生物脱硫存在的主要问题

1.4.7 微生物脱硫的前景

1.5 本论文研究工作

第二章 实验仪器设备及分析检测方法

2.1 主要实验仪器设备

2.2 实验中使用的试剂和药品

2.3 实验中涉及的分析检测方法

2.3.1 底物（二苯并噻吩）的萃取方法

2.3.2 底物（二苯并噻吩）测定方法的选择

2.3.3 煤中各硫分的测定方法

第三章 脱有机硫菌种的筛选

3.1 实验样品及培养基

3.1.1 样品采集

3.1.2 培养基

3.1.3 DBT 的投加方式

3.2 实验方法及步骤

3.2.1 样品处理

3.2.2 富集培养

3.2.3 菌株的分离纯化

3.2.4 菌株的初筛

3.2.5 菌株的复筛

3.2.6 生长曲线的测定

3.3 结果与讨论

3.3.1 分离纯化的结果

3.3.2 初筛的脱硫菌株

3.3.3 复筛的脱硫菌株

3.3.4 菌种保藏

3.3.5 生长曲线的测定

3.4 小结

第四章 菌种的鉴定

4.1 菌种的形态特征

4.1.1 形态特征

4.1.2 细菌革兰氏染色鉴定

4.1.3 芽孢染色

4.1.4 夹膜染色

4.2 菌种的生长特性

4.2.1 运动性观察

4.2.2 pH 值适应性试验

4.2.3 温度适应性试验

4.3 细菌的生理生化特征鉴定

4.3.1 细菌生理生化试验

4.3.2 细菌生理生化试验结论

4.4 细菌鉴定结果

4.5 小结

第五章 脱硫条件的优化及DBT 脱除能力的研究

5.1 单因素法优化菌株脱硫条件

5.1.1 温度的影响

5.1.2 pH 值的影响

5.1.3 装液量的影响

5.1.4 接种量的影响

5.1.5 碳源的影响

5.1.6 氮源的影响

5.1.7 DBT 浓度的影响

5.2 正交法优化菌株脱硫条件

5.2.1 正交试验方案

5.2.2 正交试验结果

5.3 最适条件下的脱硫曲线测定

5.3.1 实验方法

5.3.2 实验结果

5.4 小结

第六章 煤中有机硫脱除性能的测定及影响因素分析

6.1 YBS2~#菌株脱除煤中有机硫的测定

6.1.1 实验装置

6.1.2 实验方法

6.1.3 实验结果

6.2 影响YBS2~#菌脱除煤中有机硫的研究

6.2.1 实验装置

6.2.2 实验方法

6.2.3 分析方法

6.2.4 实验结果

6.3 小结

第七章 脱无机硫菌种的筛选及鉴定

7.1 实验样品及培养基

7.1.1 菌株来源

7.1.2 培养基

7.2 实验方法及步骤

7.2.1 培养基成分及配制

7.2.2 富集培养

7.2.3 菌株的分离纯化

7.2.4 菌株的初筛

7.2.5 菌株的复筛

7.2.6 菌种鉴定

7.3 结果与讨论

7.3.1 分离纯化的结果

7.3.2 初筛的脱硫菌株

7.3.3 复筛的脱硫菌株

7.3.4 菌种鉴定

7.4 小结

第八章 煤中硫铁矿硫脱除性能的测定及影响因素分析

8.1 DDT 菌株脱除煤中无机硫的测定

8.1.1 实验装置

8.1.2 实验方法

8.1.3 实验结果

8.2 影响DDT 菌脱除煤中无机硫的因素

8.2.1 实验装置

8.2.2 实验方法

8.2.3 分析方法

8.2.4 实验结果

8.3 小结

第九章 结论

参考文献

附录一 煤中各种形态硫的测定方法

附录二 煤中全硫的测定方法

致谢

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