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生物催化氧化法处理H_2S废气的工艺及理论研究

宫磊  
【摘要】:硫化氢是危害性极强的毒性气体,也是恶臭气体的主要成分之一,H_2S的排放既严重污染环境,又对人类健康构成极大的威胁。因此,H_2S废气的治理已成为亟待解决的重大环境问题之一。 本文针对H_2S废气处理过程中存在的实际问题,利用生物催化氧化脱硫自主发明专利技术,将生物法和液相生化催化氧化法技术有机结合,进行了详细的工艺及相关理论研究,以期为H_2S废气的治理提供一种新的处理方法和工艺。 本论文的创新性主要有如下几点:①建立了生物催化氧化去除H_2S的新工艺,其特点是利用T.f菌和Fe(Ⅲ)的氧化特性,通过对H_2S的化学氧化、催化氧化以及生物氧化和T.f菌对Fe(Ⅱ)氧化的有机结合,在填料塔中实现了对H_2S的去除及Fe(Ⅲ)氧化剂的再生,使得两者相互促进,发挥其协同作用。②利用再生曝气装置强化Fe(Ⅲ)氧化剂和T.f菌的再生,实现喷淋液连续再生,循环利用。③利用电位—pH图的热力学理论,对操作过程可能产生的各种相关气、固相物质组分的稳定性进行理论分析,以指导实际操作和运行过程。④利用同时平衡原理的溶液化学理论进行了H_2S去除过程的理论分析,在此基础上得出了本法去除H_2S的Fe(Ⅲ)催化剂的活性组分和催化机理。 确定了T.f菌在生物催化氧化体系中的最佳生长环境,根据试验数据利用MATLAB工具计算得到了不同条件下T.f菌氧化Fe~(2+)的动力学方程,为本工艺的进一步优化提供参考数据。 论文设计了生物催化氧化法处理H_2S废气的具体工艺和试验装置,利用再生曝气装置提高T.f菌对Fe~(2+)的氧化能力,系统研究了工艺参数对五种不同的填料塔去除H_2S气体效果的影响。在进气浓度较低时,五种填料塔均能获得令人满意的效果。当进气浓度较高时,五种填料塔去除H_2S效果的顺序为:沸石焦碳塑料小球混合填料软性塑料纤维填料。在进气浓度为2.0g/m~3时,在通气量0.25m~3/h和温度30℃的条件下,沸石填料塔在喷林量和停留时间分别为1000ml/h和85s的条件下,可将进气中的H_2S完全去除;焦碳填料塔在喷林量和停留时间分别为1400ml/h和102s的条件下可将H_2S完全去除:对于塑料小球填料塔,当喷林量和停留时间分别为1400ml/h和102s时,H_2S的去除率达到99.6%,出气H_2S浓度已达到国家一级排放标准:对于塑料纤维填料塔和混合填料塔,在最大喷淋量和停


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