生物滴滤法去除焦炉煤气中的硫化物研究

摘要

近年来，随着我国大气环境污染的不断加剧，一些大气污染物的排放和化石能源的清洁利用变得越来越重要。煤炭是我国最主要的能源物质，其中硫元素在煤的燃烧利用时会在大气中形成硫酸盐，并引发酸雨、雾霾等环境问题。本文所研究的对象是在煤的炼焦过程中大量产生的副产品焦炉煤气，因其含有较多的硫化物杂质导致难以资源化利用，既浪费了能源利用价值，也形成了环境污染。焦炉煤气的脱硫难点在于其成分复杂，既有无机硫化物H2S，也有较多难以去除的硫醚、噻吩、羰基硫等有机硫化物，而生物脱硫是一种工艺简单、能耗小、安全环保的脱硫工艺，并且特定的微生物菌种能够去除不同的硫化物组分，经过长期的研究和发展，被认为是当前最具有应用潜力的脱硫工艺之一。本文使用一株最新分离纯化得到的鞘氨醇单胞菌Sphingomonas sp.PL1研究其用于焦炉气脱硫的可行性和发展前景。
　　首先本文通过向液体培养基中添加Na2S作为模型化合物测试了微生物对无机硫的代谢去除能力，得出模拟实验得出不同S浓度负荷、pH下的去除效果，以及代谢过程中代谢产物的检测，推测出其代谢途径和主要中间产物。
　　然后通过添加有机硫的模型化合物DBT测试其对有机硫化物的代谢能力，通过诱导驯化加强其代谢能力，并得出微生物在不同浓度、pH及含有有机碳和无机硫等复杂环境下的有机硫代谢效果。
　　最后将该微生物接种到一个有机玻璃材料制成的小型生物滴滤塔中进行气体中硫化物的实验，对H2S、COS和甲硫醚三种硫化物进行单组分和多组分的去除实验，得出各组分的去除率，去除负荷等参数，并得出EBRT和pH等条件对微生物脱硫系统的影响，以及长时间运行时脱硫效率的稳定性等进行了研究。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．2 焦炉煤气

1．2．1 焦炉煤气中的硫化物的种类

1．2．2 焦炉煤气中的硫化物的危害

1．3 物理化学法脱硫

1．3．1 干法脱硫概述

1．3．2 湿法脱硫概述

1．4 微生物法脱硫

1．4．1 微生物脱硫机理

1．4．2 微生物脱硫工艺

1．4．3 生物脱硫研究的最新进展

1．5 本课题研究内容和意义

第二章 材料和方法

2．1 实验试剂

2．2 实验仪器

2．3 菌种来源

2．4 实验方法

2．4．1 S2-离子的检测

2．4．2 S2O32-离子的检测

2．4．3 SO42-离子的检测

2．4．4 DBT的检测

2．4．5 微生物活化

2．5 培养基配制

2．5．1 BSM培养基

2．5．2 种子液培养基

2．5．3 有机培养基

2．6 本章小结

第三章 无机硫化物代谢实验

3．1 引言

3．2 实验材料和方法

3．3 结果和讨论

3．3．1 pH对硫离子代谢的影响

3．3．2 SO42-和S2O32-的检测

3．3．3 溶液总硫含量变化

3．3．4 S2-浓度对代谢的影响

3．3．5 反应过程中培养基pH的变化

3．4 本章小结

第四章 有机硫化物代谢实验

4．1 引言

4．2 实验材料和方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 不同浓度DBT代谢实验

4．3．2 驯化实验流程

4．3．3 驯化后DBT去除效果

4．3．4 pH对DBT降解的影响

4．3．5 其他能源物质对代谢的影响

4．4 本章小结

第五章 生物滴滤塔实验

5．1 引言

5．2 实验材料和方法

5．2．1 实验流程图

5．2．2 填料来源和性质

5．2．3 填料测试

5．2．4 载体挂膜

5．2．5 数据分析

5．3 结果与讨论

5．3．1 启动阶段实验

5．3．2 EBRT对H2S去除的影响

5．3．3 pH的变化及其影响

5．3．4 营养液流速的影响

5．3．5 有机硫化物的去除效果

5．3．6 混合气体去除效果

5．3．7 长期运行性能评估

5．4 本章小结

第六章 结论和展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

研究成果及发表的学术论文

致谢

作者和导师简介