生物滴滤法脱除烟气中SO2的研究

论文摘要

随着生物催化方法的不断发展，探求先进、经济有效的生物脱硫工艺已成为烟气脱硫技术研究的热点。以氧化亚铁硫杆菌固定化生物膜和铁离子复合体系为基础构建的生物滴滤法脱硫新工艺，其结合了无机化学与微生物学原理，具有运行成本低、能耗少、二次污染少以及脱硫效率高等优点。本文对氧化亚铁硫杆菌的游离菌生长、固定化过程、生物滴滤塔脱硫工艺操作的影响因素及脱硫机理分别进行了研究。 研究了氧化亚铁硫杆菌游离菌的适宜生长条件。结果表明，在培养温度为28℃～32℃、初始pH=2.34、接种量（v／v）10％、培养基加入量（v／v）100mL／250mL时，细菌的活性最好，最佳生长周期短（约为35h）。 固定化分为两个步骤完成：塔外接种挂膜培养和塔内挂膜启动。在塔外挂膜期，通过对3种填料（粉煤灰、拉西环、陶土颗粒）的生物膜性能比较可知，陶土颗粒填料的成膜速度快，挂膜效果最好。滤塔内挂膜启动试验结果表明，循环液中的Fe2+的氧化速率与吸光度具有明显的相关性。同时，压力损失和pH也与启动过程的适应期、动力学生长期和稳定期相一致，也是作为挂膜启动的重要指标。 进行了不同条件下的脱硫性能对比试验。结果表明，氧化亚铁硫杆菌生物膜对脱硫的贡献以间接催化氧化作用为主，直接作用为辅。与连续高浓度的SO2直接接触对氧化亚铁硫杆菌固定化生物膜具有一定的抑制作用。由于氧化亚铁硫杆菌具有快速氧化Fe2+的能力，其脱硫效率明显高于单纯的化学催化氧化脱硫，在不需要通入大量氧气的条件下，仍能达到较高的脱硫效率。 工艺条件影响因素试验结果表明，脱硫效率受多种因素影响。采用逆流操作，在最佳工艺条件下，即当SO2入口浓度低于2500mg／m3，循环液中Fe2+浓度≥0.06mol／L、液气比≥12L／m3、空塔气速≤0.25m／s时，可获得较高的脱硫效率。连续运行试验结果表明，运行过程中pH值的下降并非影响脱硫能力的主要因素。

论文目录

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• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 二氧化硫的污染现状
• 1.2 国内外烟气脱硫进展综述
• 1.2.1 国外烟气脱硫现状
• 1.2.2 国内烟气脱硫现状
• 1.3 微生物烟气脱硫技术（BFGD）研究现状及发展前景
• 1.3.1 微生物还原法
• 1.3.2 微生物氧化法
• 1.4 生物法处理有害气体工艺
• 1.4.1 生物过滤器（生物滤池）
• 1.4.2 生物滴滤塔
• 1.5 生物固定化方法
• 1.6 本课题的意义及主要研究内容
• 第二章 试验材料和方法
• 2.1 试验用微生物
• 2.1.1 菌种的来源及其生理生化特性
• 2.1.2 T.f菌对铁的氧化
• 2.2 试验用药品及培养基
• 2.2.1 试验用药品
• 2.2.2 试验用培养基
• 2.3 试验设备及工艺流程
• 2.3.1 试验设备
• 2.3.2 工艺流程
• 2.4 试验测试方法
• 2.4.1 微生物数量的测定方法
• 2.4.2 比浊法测定T.f菌液浓度的原理及方法
• 2.4.3 T.f菌活性的测定
• 2.4.4 挂膜载体膜增重的测定
• 2浓度的测定'>2.4.5 SO₂浓度的测定
• 第三章 氧化亚铁硫杆菌生长条件的确定
• 3.1 细菌的培养
• 3.2 生长曲线
• 3.3 环境条件对T.f菌生长情况的影响
• 3.3.1 温度的影响
• 3.3.2 初始pH值的影响
• 3.3.3 接种量的影响
• 3.3.4 培养基加入量的影响
• 第四章 T.f固定化与生物滴滤塔启动试验研究
• 4.1 塔外挂膜试验
• 4.1.1 最佳载体的选取
• 4.1.1.1 填料的性能比较
• 4.1.1.2 接种次数对不同填料挂膜特性的影响
• 4.1.2 培养方式与挂膜效果的关系
• 4.1.3 培养箱转速对挂膜效果的影响
• 4.1.4 初始pH对挂膜效果的影响
• 4.2 反应器内挂膜试验
• 2+的氧化速率与吸光度的相关性'>4.2.1 循环液中Fe²⁺的氧化速率与吸光度的相关性
• 4.2.2 塔内阻力与挂摸时间的关系
• 4.2.3 挂膜过程循环液pH的变化规律
• 4.2.4 连续培养挂膜试验
• 4.2.5 塔内不同高度生物膜增重测定
• 4.2.6 挂膜后反应器阻力特性
• 4.2.7 驯化与脱硫启动
• 4.3 小结
• 第五章 生物滴滤塔脱硫试验研究
• 5.1 不同条件下脱硫性能试验
• 5.1.1 无膜填料酸性喷淋液脱硫试验
• 5.1.2 生物滤塔中不同喷淋液脱硫对比试验
• 5.1.3 不同供氧方式下脱硫比较试验
• 3+量对脱硫效率的影响'>5.1.4 循环液加入 Fe³⁺量对脱硫效率的影响
• 3+的变化'>5.1.5 脱硫反应过程中Fe³⁺的变化
• 5.2 脱硫工艺影响因素试验研究
• 5.2.1 生物滴滤塔操作方式的确定
• 2入口浓度对脱硫效果的影响'>5.2.2 SO₂入口浓度对脱硫效果的影响
• 5.2.3 空塔气速对脱硫效率的影响
• 2+浓度对脱硫效率的影响'>5.2.4 喷淋液中Fe²⁺浓度对脱硫效率的影响
• 5.2.5 液气比对脱硫效率的影响
• 5.2.6 填料层高度与脱硫效率的关系
• 5.2.7 连续运行试验
• 5.3 小结
• 第六章 脱硫机理研究
• 6.1 脱硫机理分析
• 6.2 传质过程分析
• 2的传质'>6.2.1 SO₂的传质
• 2+/Fe³⁺的传质'>6.2.2 Fe²⁺/Fe³⁺的传质
• 2的氧化'>6.3 SO₂的氧化
• 2+/Fe³⁺对SO₂的化学催化氧化'>6.3.1 Fe²⁺/Fe³⁺对SO₂的化学催化氧化
• 2+的生物催化氧化'>6.3.2 固定化 T.f菌对 Fe²⁺的生物催化氧化
• 6.4 脱硫反应动力学模型
• 6.4.1 酶催化反应模型
• 6.4.1.1 模型的建立
• 6.4.1.2 模型的验证
• 6.4.1.3 临界浓度的确定
• 2+/Fe³⁺化学催化脱硫反应模型'>6.4.2 稳态下 Fe²⁺/Fe³⁺化学催化脱硫反应模型
• 6.4.2.1 反应动力学分析及简化处理
• 6.4.2.2 脱硫反应模型的建立
• 6.4.2.3 模型的验证
• 6.5 小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历