生物膜填料塔净化低浓度CS废气的基础应用研究

摘要

CS2是一种有毒、强刺激性气味的挥发性气体化合物。粘性纤维工厂生产排放大气量、低浓度的CS2、H2S废气对环境的危害日益受到人们的重视。国内外成功经验表明，生物法净化低浓度CS2、H2S废气是一种行之有效的方法。 本课题以CS2废气为研究对象，对生物膜填料塔处理低浓度CS2废气的净化性能和相关的动力学模型验证进行研究，主要研究内容与结论如下： (1)采用本项目研究组开发的微生物菌种挂膜接种的生物膜填料塔净化低浓度的CS2废气是可行的，CS2去除率可达到75％左右，达到了与国外相关研究的相近水平。 (2)进口气体浓度、气体流量、循环液流量、温度等因素对CS2去除率影响的考察实验结果表明：最佳操作条件为气体流量0.1m3/h、循环液流量20L/h、CS2进口气体浓度为100mg/m3、pH=4.0。气体流量对CS2去除率的影响最大，当气体流量从0.1m3/h增加到0.8m3/h时，CS2去除率由72.5％下降到37.1％。进口气体浓度对CS2去除率的影响较大，当CS2进口气体浓度为100—500mg/m3时CS2去除率能达到75％～78％。同时CS2生化去除量有随着进口气体浓度的升高而增大的变化趋势。在3～25℃的实验温度范围内，随着温度的升高，CS2去除率呈上升趋势。 (3)动力学模型应用验证研究表明，课题组前期建立的“吸附—生物膜”理论的动力学模型对生物膜填料塔净化低浓度CS2废气也同样具有很好的适用性。采用该模型计算的出口气体浓度、去除率和生化去除量的计算值与实验值较为接近，两者间的相关系数均大于0.94。 对于粘胶纤维厂生产中排放大气量低浓度的H2S(600～1000mg/m3)、CS2(500～800mg/m3)废气，采用生物膜填料塔系统净化处理是可行的。经进一步研究和试验完善后，本研究成果有望达到工业应用水平。 本研究采用本课题组前期研究开发的微生物菌种，通过对低浓度的CS2废气净化的可行性研究，驯化培养出了一类能净化含硫废气(H2S、CS2、SO2)的微生物菌种，为国内采用生物法净化含硫废气(H2S、CS2、SO2)的研究与应用提供一定的经验和参考。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1二硫化碳的生产方法和工业应用

1.1.1二硫化碳的生产方法

1.1.2二硫化碳的工业应用

1.2二硫化碳废气的污染特征

1.2.1二硫化碳的性质

1.2.2二硫化碳废气的危害

1.2.3二硫化碳废气的毒性作用机理

1.3净化含硫废气研究及应用的历史与现状

1.3.1传统治理技术

1.3.2生物法治理技术

1.4生物膜法净化含硫废气的基础理论研究

1.4.1“吸收-生物膜”理论

1.4.2“吸附-生物膜”理论

1.5本课题研究的内容与意义

第二章生物膜填料塔净化低浓度CS2废气的实验研究

2.1实验研究内容

2.2实验研究方法

2.2.1实验装置

2.2.2实验分析方法

2.2.3实验所用菌种

2.3挂膜实验

2.3.1挂膜期间的实验记录与结果

2.3.2挂膜实验结果分析

2.4正交试验

2.4.1方差分析

2.4.2最佳条件实验的指标值的估算

2.4.3正交试验结果的综合分析

2.5生物膜填料塔对低浓度CS2废气净化性能的研究

2.5.1进口气体浓度对CS2去除率影响

2.5.2进口气体流量对CS2去除率的影响

2.5.3循环液流量对CS2去除率的影响

2.5.4温度对CS2去除率的影响

2.6小结

第三章生物膜填料塔净化低浓度CS2废气的动力学模型研究

3.1动力学模型研究目的

3.2相关动力学理论及模型概要

3.3吸附-生物膜理论模型

3.3.1吸附-生物膜理论

3.3.2吸附-生物膜理论动力学模式的建立

3.4动力学模型的验证

3.4.1动力学模型参数的求取

3.4.2对出口气体浓度的计算及相关验证

3.5小结

第四章相关问题讨论

4.1挂膜对比及对存在问题的讨论

4.1.1挂膜对比

4.1.2讨论

4.2生物膜的修复

4.2.1实验菌种研究

4.2.2微生物净化性能研究

第五章结论

致谢

参考文献

附录A(攻读硕士学位期间发表论文目录)