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《河北科技大学》 2016年
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脱H_2S产物为单质硫的生物滴滤塔填料选择及工艺优化

张瑾  
【摘要】:针对工业生产、污水处理、垃圾填埋等产生含中低浓度H_2S的尾气生物净化过程中存在硫资源浪费和二次污染等问题,本文提出了选用有强氧化性的氧化铁和弱氧化性的碳化硅两种物质作为生物滴滤塔的填料,在培养驯化筛选优势菌种的基础上,讨了以Fe_2O_3和SiC为生物填料的滴滤塔对H_2S去除效果、成膜特性及生成产物影响关系。采用响应曲面法探讨了以SiC为填料的生物滴滤塔脱硫产物为硫磺的最优工艺参数。以自行筛选出的高效脱硫菌为挂膜菌种,采用快速挂膜法对分别以Fe_2O_3和SiC为填料的生物滴滤塔挂膜,一周左右即可完成生物滴滤塔的动态挂膜和启动。连续运行一个月结果表明,在H_2S进气浓度相同的条件下,以Fe_2O_3作为填料的滴滤塔对H_2S的去除效率(97%)略高,其主要固体产物是硫酸钙;SiC填料塔对H_2S的去除效率为95%,其固体产物主要是S单质。以SiC为填料的生物滴滤塔反应器,考察了H_2S进气浓度,气体停留时间,循环液pH,液气比,温度等单因素对生物滴滤塔去除硫化氢效率的影响。结果表明:H_2S进气浓度在700mg/m~3以下,气体停留时间≥30s,循环液pH值为6,液气比为5-10,温度在27-33℃时,净化效率≥95%,单质硫的平均回收率为60.92%。以SiC为填料的生物滴滤塔对液气比、进气负荷和气体停留时间三因素采用响应曲面法研究的交互作用对硫化氢去除效率的影响结果表明,在二因素交互作用中,进气负荷和气体停留时间二者的交互作用对硫化氢去除效率的影响最为显著。对RSM模型的预测进行验证,误差PO.Q5,表明该模型可以真实的反映参数之间的关系。RSM模型的最优条件为液气比为7.83L/m~3,进气负荷68.84g/m~3.h~(-1),气体停留时间37s,实验结果,在该条件下硫化氢的去除率可以达到97.15%,单质硫的转化率达到65%。
【关键词】:硫化氢 生物滴滤塔 碳化硅 单质硫 响应曲面
【学位授予单位】:河北科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:X701
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-8
  • 第1章 绪论8-18
  • 1.1 课题研究背景与意义8
  • 1.2 H_2S的概述8-10
  • 1.2.1 H_2S气体的来源与危害8-9
  • 1.2.2 含硫恶臭气体的限制标准9-10
  • 1.3 含硫恶臭气体的处理方法10-11
  • 1.3.1 物理法10
  • 1.3.2 化学法10
  • 1.3.3 等离子体技术10-11
  • 1.3.4 生物脱臭法11
  • 1.4 生物法处理含H_2S恶臭的工艺及现状11-16
  • 1.4.1 常用的生物法脱含H_2S恶臭工艺11-14
  • 1.4.2 填料研究进展14
  • 1.4.3 工艺条件研究进展14-15
  • 1.4.4 反应动力学进展15-16
  • 1.5 生物脱硫的同时回收硫资源的现状16-17
  • 1.5.1 我国硫资源的现状16
  • 1.5.2 生物脱硫同时回收硫磺工艺的研究进展16-17
  • 1.6 课题的意义及研究内容17-18
  • 第2章 实验材料与方法18-28
  • 2.1 脱硫菌种的培养18-19
  • 2.2 生物滴滤塔净化H_2S的实验19-28
  • 2.2.1 实验材料19-20
  • 2.2.2 实验装置与流程20-21
  • 2.2.3 填料的评价参数及测定方法21-22
  • 2.2.4 循环液配方22
  • 2.2.5 实验方法及技术指标22-24
  • 2.2.6 分析方法24-28
  • 第3章 生物滴滤塔填料的选择28-36
  • 3.1 反应器启动28-30
  • 3.2 生物滴滤塔的填料的选择30-35
  • 3.2.1 进口H_2S浓度30-32
  • 3.2.2 生物滴滤塔填料对脱硫产物的影响32-35
  • 3.2.3 菌种在碳化硅填料上的表面成膜特性分析35
  • 3.3 本章小结35-36
  • 第4章 生物滴滤塔去除硫化氢研究36-42
  • 4.1 气体停留时间36-37
  • 4.2 循环液pH值37-38
  • 4.3 液气比38-39
  • 4.4 温度39
  • 4.5 代谢产物的生成量39-40
  • 4.6 本章小结40-42
  • 第5章 响应曲面条件优化42-52
  • 5.1 响应曲面法42
  • 5.2 实验设计与实验结果42-43
  • 5.3 模型的拟合及精确性分析43-46
  • 5.4 三维响应曲面图分析46-49
  • 5.5 优化最佳因素及验证49-50
  • 5.6 本章小结50-52
  • 结论52-54
  • 参考文献54-58
  • 攻读硕士学位期间所发表的论文58-60
  • 致谢60

【参考文献】
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