生物能源气中硫化物和硅氧烷的生物脱除及降解机理研究

发布时间：2020-09-24 04:57

　　生物能源气中的硫化物和硅氧烷是限制其开发利用的主要原因。本文以脱除生物能源气中的硫化物和硅氧烷为研究目标,分别以H2S、甲硫醇(MT)和八甲基环四硅氧烷(D4)作为模式化合物进行研究,构建了生物脱除硫化物和硅氧烷的生物滴滤装置,并对硫化物和硅氧烷的生物脱除过程进行了考察,主要研究内容如下:从活性污泥中筛选得到了三株菌株,其中脱除H2S的菌株被鉴定为Paenibacillus sp.Y5,脱除MT的菌株被鉴定为Paenibacillus polymyxa CZ05,脱除D4的菌株被鉴定为Pseudoumonas putida H4。考察了三株菌的生长特性,并把三株菌分别应用在三个以火山岩为填料的生物滴滤塔上,考察其脱除生物能源气中杂质的能力。在优化操作条件下,当H2S进口浓度在400 ppmv时,脱除率达到90%;当MT进口浓度在60 ppmv时,脱除率达到99.5%;当D4进口浓度在60 mg m-3时,脱除率达到82%。考察了三株菌的共培养情况;研究了三种物质在联合脱除时的相互影响;提出了采用溶解氧为生物滴滤塔内的微生物供氧的策略,避免了生物能源气与氧接触爆炸的危险。在此基础上,建立了生物脱除MT、H2S、D4的三塔联合操作的实验装置。在优化操作条件下,当H2S、MT、D4的进口浓度分别为300 ppmv,20 ppmv,140 mg m-3时,联合脱除率分别为99.2±0.05%、99.7±0.04%、68±0.07%。本文首次报道了P.polymyxa具有脱除MT的功能,并初步探讨了MT的脱除机制为:MT先溶于营养液中,然后与P.polymyxa CZ05分泌的碱性物质反应,并储存在溶液中,从而增加了MT在水中的溶解性;P.polymyxa CZ05降解MT最终生成CO2和单质S0。选用PCR-DGGE分析和Biolog碳源代谢分析两种方法对三塔联合脱除H2S、MT和D4的生物滴滤塔内微生物群落的变化进行了考察。PCR-DGGE分析结果显示两个塔中的微生物群落组成是一直变化的,Biolog方法分析结果表明两个塔中的微生物群落均能代谢多种碳源,但是这两个塔的代谢特征差异性明显。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TQ033

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