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生物法脱除工业废气中SO2和NO的研究

2020-12-07阅读(617)

生物法脱除工业废气中SO2和NO的研究

论文摘要

化石燃料（包括石油及煤炭）中含有硫氮物质,在燃烧过程中以SO2和NOx气体的形式排放出来,是形成“酸雨”的主要污染物,给人类的生存带来严重危害。NO气体是NOx气体的主要存在形式,本论文着重讨论SO2和NO气体的净化处理。SO2和NOx气体污染问题受到了世界范围的普遍关注,许多国家都制定了严格的限排控制措施。目前,我国在SO2先期治理的基础上,又出台了对NOx的限排政策。SO2和NOx的治理已成为世界领域的研究热点,各种治理技术百花齐放层出不穷,正在全球范围内深入研究与开展。传统的SO2和NOx气体治理技术主要采用物理化学方法,应用较广的有湿式烟气脱硫（Wet?FGD）和NH3选择性催化还原（SCR）技术脱氮组合、活性焦吸附法和等离子体法等,这些方法在SO2和NOx的污染治理中起到了重要作用,但也都不同程度地存在成本高、工艺复杂、二次污染及吸附剂、催化剂或吸收液等再生的问题。生物法脱硫脱氮是近年来的新兴技术,它的主要优势在于工艺设备简单,管理维护方便,能耗低,运行费用低,二次污染少,去除有害成分的效率也比较高,因此具有广阔的工业应用前景。论文采用生物滴滤工艺进行SO2和NO气体的净化处理。总体分为四部分:（1）采用异养反硝化菌进行NO气体的脱除实验,并考察了最佳工艺操作条件。通过在生物滴滤塔中进行填料挂膜,利用反硝化菌处理模拟的NO工业废气。实验表明:当气体空塔停留时间为80s,液体喷淋密度为16?20 m3/（m2·h）,进气浓度为30?500 mg/m3时,NO平均去除率可达到98.4%。同时,在液相中只能检测到微量的NO3?,说明塔内发生了较为彻底的反硝化作用,采用生物反硝化是处理含NO废气的可行途径。（2）采用硫酸盐还原菌（SRB） +脱氮硫杆菌（TD）两级生物滴滤塔串联工艺进行SO2和NO气体的脱除实验,并考察了最佳工艺操作条件。分别在两个生物滴滤塔中进行SRB和TD的填料挂膜,模拟的SO2工业废气进入SRB生物塔,并在厌氧条件下进行SO2和NO气体脱除实验。实验表明:操作平稳后,当气体空塔停留时间为30s,喷淋密度为26 m3/（m2·h）,SO2进气浓度为500—1500 mg/m3时,SO2气体去除率可达99%以上,生成的H2S气体平均去除率达到90.5%。当停留时间为180s,喷淋密度为16 m3/（m2·h）,NO进气浓度为500—2000 mg/m3时,NO去除率最高可达到98%,平均去除率为73.3%。采用SRB处理SO2气体和采用TD处理NO气体的生物法可行。（3）采用SRB + TD +异养反硝化菌的单级生物滴滤塔进行SO2和NO气体同步脱除实验,并考察了最佳工艺操作条件。在一个生物滴滤塔中进行SRB + TD +异养反硝化菌三种优势菌的混菌填料挂膜,处理含SO2和NO的模拟工业废气。实验表明:维持喷淋液pH值7?8,S2O32?浓度3g/L左右,当气体空塔停留时间为135s,喷淋密度为18 m3/（m2·h）,SO2进气浓度为200—5000 mg/m3时,NO进气浓度为20—500 mg/m3时,SO2气体平均去除率为97.6%,NO气体平均去除率为51.4%。生物法同步脱除SO2和NO气体还需深入研究,解决SRB与TD对S2O32?的底物竞争与其它矛盾问题,进一步提高NO气体的去除效率。（4）生物法脱除SO2和NO气体的机理研究。探讨了生物膜的形成机理与菌落构成,分析了单级生物滴滤塔中几种优势菌的相互关系。在传统生物膜理论的基础上,结合实验过程改进了生物膜理论,主要根据含水量的多少将塔生物膜区分为水膜型生物膜、固膜型生物膜和活性生物膜。并阐述了适合处理SO2和NO气体的最佳生物膜形式。论述了同步脱除SO2和NO气体的生物反应机理。找出了制约生物法同步脱除SO2和NO气体去除效率的不利因素,提出了新的研究方向。同时讨论了本课题研究将面对工业化应用的实际问题。

论文目录

  • 中文摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 二氧化硫及氮氧化物的排放与控制
  • 1.1.1 二氧化硫的危害及污染现状
  • 1.1.2 氮氧化物的危害及污染现状
  • 2 和 NOX 的控制对策'>1.1.3 国家对 SO2 和 NOX的控制对策
  • 1.2 国内外常用的烟气同时脱硫脱氮技术
  • 1.2.1 湿法烟气同时脱硫脱氮
  • 1.2.2 半干法同时脱硫脱氮
  • 1.2.3 干法同时脱硫脱氮技术
  • 1.2.4 其它同时脱硫脱氮技术
  • 1.2.5 物理化学法同时脱硫脱氮技术的局限
  • 1.3 废气生物处理的研究发展
  • 1.3.1 废气生物处理的研究背景
  • 1.3.2 废气生物处理工艺
  • 1.3.3 废气生物处理的发展方向
  • X 的研究'>1.4 生物法脱除NOX的研究
  • X 脱除研究'>1.4.1 基于反硝化作用的 NOX脱除研究
  • X 脱除研究'>1.4.2 基于硝化作用的NOX脱除研究
  • X 脱除研究'>1.4.3 细胞固定化的NOX脱除研究
  • 2 的研究'>1.5 生物法脱除SO2的研究
  • 2 工艺'>1.5.1 基于硫酸盐还原菌（SRB）的生物脱除SO2工艺
  • 2 工艺'>1.5.2 基于氧化亚铁硫杆菌的生物脱除 SO2工艺
  • X和SO2 的研究'>1.6 生物法同时脱除 NOX和SO2的研究
  • 1.7 生物脱硫脱氮副产单质硫的研究
  • 1.7.1 产单质硫的微生物
  • 1.7.2 生成单质硫的生物法脱硫脱氮研究
  • 第二章 实验设计与实验方法
  • 2.1 二氧化硫及氮氧化物的物理化学性质
  • 2.1.1 二氧化硫的理化性质
  • 2.1.2 一氧化氮的理化性质
  • 2.2 生物反应器的选择
  • 2.2.1 常用的废气生物处理反应器
  • 2.2.2 生物滴滤塔处理工业废气的优势
  • 2.3 实验装置与实验设计
  • 2.3.1 实验装置
  • 2.3.2 实验填料的确定
  • 2.3.3 检测项目及分析方法
  • 2.4 课题思路与研究内容
  • 2.4.1 脱氮菌与脱硫菌共存的可行性探讨
  • 2.4.2 脱氮硫杆菌厌氧产单质硫的研究报导
  • 2.4.3 本课题的主要研究内容
  • 第三章 生物膜的培养驯化与生物反应器的启运
  • 3.1 脱氮硫杆菌（TD）的介绍
  • 3.1.1 脱氮硫杆菌独特的生理特性
  • 3.2 硫酸盐还原菌（SRB）的介绍
  • 3.2.1 SRB 的代谢机理
  • 3.3 填料挂膜与生物膜的培养驯化
  • 3.3.1 挂膜的主要环境影响因素
  • 3.3.2 营养液配方
  • 2 与 NO 生物滴滤塔的启运'>3.3.3 同步脱除 SO2 与 NO 生物滴滤塔的启运
  • 3.3.4 SRB、TD 及 SRB+TD 三个不同生物塔的挂膜效果图
  • 3.4 本章小结
  • 第四章 异养反硝化菌脱除 NO 实验研究
  • 4.1 反硝化菌的介绍
  • 4.1.1 反硝化作用机理
  • 4.1.2 异养反硝化菌处理 NO 气体的原理
  • 4.2 实验装置及操作条件
  • 4.2.1 实验装置
  • 4.2.2 实验操作条件
  • 4.2.3 NO 气体的制备
  • 4.2.4 反硝化菌的动态培养和挂膜
  • 4.3 实验结果与讨论及分析
  • 4.3.1 生物反硝化脱除NO 气体的去除效果
  • 4.3.2 进气浓度对去除效率的影响
  • 4.3.3 液体喷淋密度对NO 去除效率的影响
  • 4.3.4 停留时间对 NO 去除效率的影响
  • 4.3.5 实验讨论
  • 4.4 本章小结
  • 2 及 NO 实验研究'>第五章 两级生物滴滤塔串联脱除 SO2 及 NO 实验研究
  • 5.1 装置和实验方法
  • 5.1.1 实验装置
  • 5.1.2 实验操作条件
  • 5.2 实验结果与分析
  • 2 的实验'>5.2.1 SRB+TD 生物滴滤塔串联去除 SO2的实验
  • 5.2.2 TD 生物滴滤塔去除H25 的实验
  • 5.2.3 TD 生物滴滤塔去除NO 的实验
  • 5.2.4 实验讨论
  • 5.3 本章小结
  • 2 及 NO 实验研究'>第六章 单级生物滴滤塔同步脱除 SO2 及 NO 实验研究
  • 6.1 装置和实验方法
  • 6.1.1 实验装置
  • 6.1.2 实验操作条件
  • 6.2 实验结果与讨论
  • 2 和NO 气体去除效果'>6.2.1 SO2 和NO 气体去除效果
  • 2 和 NO 气体脱除反应的影响'>6.2.2 pH 值对SO2 和 NO 气体脱除反应的影响
  • 2 和NO 气体去除效率的影响'>6.2.3 液体喷淋密度对SO2 和NO 气体去除效率的影响
  • 6.2.4 硫代硫酸盐对NO 气体去除效率的影响
  • 2 和 NO 气体去除效率的影响'>6.2.5 停留时间对 SO2 和 NO 气体去除效率的影响
  • 6.2.6 液相物质浓度变化分析
  • 6.3 实验讨论
  • 6.4 本章小结
  • 2 及 NO 的生物反应机理'>第七章 同步脱除 SO2 及 NO 的生物反应机理
  • 7.1 生物膜形成理论
  • 7.1.1 生物膜的形成机理
  • 7.1.2 生物膜形成的影响因素
  • 7.1.3 生物膜的菌落结构与功能
  • 2 及 NO 气体生物膜菌落的构成'>7.2 同步脱除 SO2 及 NO 气体生物膜菌落的构成
  • 7.2.1 不同菌种之间的关系
  • 7.2.2 产酸发酵菌与SRB 的关系
  • 7.2.3 SRB 与 TD 的关系
  • 7.2.4 TD 与异养脱氮菌之间的关系
  • 7.2.5 SRB 与产酸发酵菌、异养脱氮菌之间的关系
  • 2 及 NO 的生物反应机理'>7.3 同步脱除 SO2 及 NO 的生物反应机理
  • 7.3.1 NO 气体降解的生物膜理论
  • 7.3.2 NO 气体降解的生物反应机理
  • 2 气体降解的生物膜理论'>7.3.3 SO2气体降解的生物膜理论
  • 2 气体降解的生物反应机理'>7.3.4 SO2气体降解的生物反应机理
  • 7.3.5 NO 气体去除效率较低的原因分析
  • 7.3.6 生物滴滤塔内的抑制影响分析
  • 2 和NO 气体的工业化应用问题'>7.4 生物法脱除SO2 和NO 气体的工业化应用问题
  • 7.5 本章小结
  • 第八章 结论
  • 符号说明
  • 参考文献
  • 发表论文和科研情况说明
  • 致谢

    • 相关论文文献

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