生物催化氧化法处理H_2S废气的工艺及理论研究

发布时间：2017-03-27 16:03

  本文关键词：生物催化氧化法处理H_2S废气的工艺及理论研究，由笔耕文化传播整理发布。

【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
【关键词】：生物催化氧化法 硫化氢 氧化亚铁硫杆菌 电位-pH图 溶液化学 动力学模型
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：X701
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-80
• 第一章 绪论80-104
• 1．1 硫化氢废气的来源与危害80-82
• 1．1．1 硫化氢废气的来源80-81
• 1．1．2 硫化氢的危害81-82
• 1．2 物理法处理硫化氢废气的研究现状82-84
• 1．2．1 活性炭吸附法82
• 1．2．2 物理吸收法82
• 1．2．3 分子筛法82-83
• 1．2．4 辐照分解法83
• 1．2．5 膜分离法83-84
• 1．3 化学法处理硫化氢废气的研究现状84-89
• 1．3．1 克劳斯法84
• 1．3．2 铁、锰、锌氧化物脱硫84-85
• 1．3．3 离子交换法85-86
• 1．3．4 物理化学吸收法86
• 1．3．5 液相催化氧化法86-89
• 1．4 生物法处理硫化氢废气的研究现状 1O89-102
• 1．4．1 生物脱硫原理89-90
• 1．4．2 生物脱硫菌种的种类90-93
• 1．4．3 生物脱硫工艺及设备93-98
• 1．4．4 踱气牛物处理填料选用原则及种类98-100
• 1．4．5 生物法处理H_2S废气的国内外研究动态100-102
• 1．5 课题的目的意义及研究内容102-104
• 1．5．1 课题的提出及目的意义102-103
• 1．5．2 本课题的研究内容103-104
• 第二章 试验方法与分析方法104-108
• 2．1 细菌培养试验104-105
• 2．1．1 细菌的来源及所用培养基104-105
• 2．1．2 细菌培养、鉴定及计数105
• 2．2 试验流程及方法105-107
• 2．2．1 试验流程105-107
• 2．2．2 挂膜试验107
• 2．2．3 H_2S去除试验107
• 2．3 分析方法107-108
• 第三章 生物催化氧化体系中细菌的生长及过程动力学研究108-134
• 3．1 T．f菌的生理特性108-110
• 3．2 生物催化氧化体系中环境因素对T．f菌生长的影响110-115
• 3．2．1 温度对T．f菌生长的影响110-111
• 3．2．2 pH值对T．f菌生长的影响111-112
• 3．2．3 Fe~2+浓度对T．f菌生长的影响112-114
• 3．2．4 Fe~3+浓度对T．f菌生长的影响114-115
• 3．3 T．f菌氧化Fe~2+的动力学115-132
• 3．3．1 化学反应的速率方程式及反应级数116-117
• 3．3．2 不同温度下，T．f菌氧化Fe~2+的动力学117-121
• 3．3．3 不同初始pH值下，T．f菌氧化Fe~2+的动力学121-125
• 3．3．4 不同初始Fe~2+浓度下，T．f菌氧化Fe~2+的动力学125-129
• 3．3．5 不同初始Fe~3+浓度下，T．f菌氧化Fe~2+的动力学129-132
• 3．4 小结132-134
• 第四章 生物催化氧化法处理H_2S废气的工艺研究134-166
• 4．1 概述134-135
• 4．2 催化再生装置中微生物对Fe~+的氧化135-136
• 4．3 以焦碳为填料的工艺研究136-142
• 4．3．1 Fe~3+浓度对去除效果的影响136-137
• 4．3．2 进气H_2S浓度对去除效果的影响137-138
• 4．3．3 空塔停留时间对去除效果的影响138-140
• 4．3．4 循环液喷淋量对去除效果的影响140-142
• 4．4 以沸石为填料的工艺研究142-147
• 4．4．1 概述142-143
• 4．4．2 进气H_2S浓度对去除效果的影响143
• 4．4．3 空塔停留时间对去除效果的影响143-145
• 4．4．4 循环液喷淋量对去除效果的影响145-147
• 4．5 以塑料小球为填料的工艺研究147-152
• 4．5．1 进气H_2S浓度对去除效果的影响147-148
• 4．5．2 空塔停留时间对去除效果的影响148-150
• 4．5．3 循环液喷淋量对去除效果的影响150-152
• 4．6 以塑料纤维为填料的工艺研究152-157
• 4．6．1 进气H_2S浓度对去除效果的影响152-153
• 4．6．2 空塔停留时间对去除效果的影响153-155
• 4．6．3 循环液喷淋量对去除效果的影响155-157
• 4．7 混合填料的工艺研究157-162
• 4．7．1 进气H_2S浓度对去除效果的影响157-158
• 4．7．2 空塔停留时间对去除效果的影响158-160
• 4．7．3 循环液喷淋量对去除效果的影响160-162
• 4．8 不同填料去除效果的比较162-163
• 4．9 生物催化氧化法处理H_2S废气技术的工业应用前景分析163-164
• 4．10 小结164-166
• 第五章 生物催化氧化过程中细菌对相关含硫物质的氧化利用研究166-182
• 5．1 T.f菌对单一含硫物质的利用166-173
• 5．1．1 T．f菌对单-Na_2S的利用166-168
• 5．1．2 T．f菌对单一S的利用168-169
• 5．1．3 T．f菌对单一Na_2S_2O_3的利用169-170
• 5．1．4 T．f菌对单一Na_2SO_3的利用170-171
• 5．1．5 T．f菌对四种含硫物质利用情况的比较171-173
• 5．2 Fe~2+存在时，T．f菌对含硫物质的利用173-179
• 5．2．1 T．f菌对FeSO_4和Na_2S的利用173-174
• 5．2．2 T．f菌对FeSO_4和S的利用174-176
• 5．2．3 T．f菌对FeSO_4和Na_2S_2O_3的利用97176-177
• 5．2．4 T．f菌对FeSO_4和Na_2SO_3的利用98177-178
• 5．2．5 T．f菌对四种双底物利用情况的比较178-179
• 5．3 小结179-182
• 第六章 生物催化氧化处理H_2S废气的热力学分析182-238
• 6．1 概述182-183
• 6．2 生物催化氧化系电位-pH图中气固相硫化物的稳定性183-196
• 6．2．1 生物催化氧化体系中固相硫的稳定性183-186
• 6．2．2 生物催化氧化体系中气相H_2S的稳定性186-188
• 6．2．3 生物催化氧化体系中气相SO_2的稳定性188-195
• 6．2．4 生物催化氧化体系中气、固相硫化物的稳定性195-196
• 6．3 生物催化氧化体系中固相铁化合物的稳定性196-207
• 6．3．1 生物催化氧化体系中固相Fe(OH)_3的稳定性197-201
• 6．3．2 生物催化氧化体系中固相Fe(OH)_2的稳定性201-206
• 6．3．3 生物催化氧化体系中固相铁化合物的稳定性206-207
• 6．4 生物催化氧化体系中固相铁硫化物的稳定性207-236
• 6．4．1 生物催化氧化体系中固相FeS的稳定性207-222
• 6．4．2 生物催化氧化体系中固相FeS_2的稳定性222-236
• 6．5 小结236-238
• 第七章 生物催化氧化法处理H_2S废气的溶液化学特性研究238-262
• 7．1 概述238
• 7．2 生物催化氧化体系中硫化合物的溶液化学特性238-255
• 7．2．1 H_2S(aq)水溶液的溶液化学特性238-240
• 7．2．2 只考虑液相时，生物催化氧化体系的溶液化学特性240-244
• 7．2．3 考虑固相S时，生物催化氧化体系的溶液化学特性244-248
• 7．2．4 考虑气相H_2S时，生物催化氧化体系的溶液化学特性248-255
• 7．3 生物催化氧化体系中Fe(Ⅲ)的溶液化学特性255-259
• 7．4 小结259-262
• 第八章 生物催化氧化处理H_2S废气的动力学模型262-284
• 8．1 滴滤塔中气液两相流的流体力学性质262-264
• 8．1．1 气相的流体力学性质262-263
• 8．1．2 液相的流体力学性质263-264
• 8．2 生物膜的特性264-265
• 8．2．1 生物膜的结构264
• 8．2．2 生物膜的厚度264-265
• 8．3 生物催化氧化过程的理论分析265-271
• 8．3．1 生物催化氧化法去除H_2S的一般过程265-266
• 8．3．2 生物催化氧化过程的数学描述266-271
• 8．4 生物催化氧化法处理H_2S废气动力学模型的建立271-273
• 8．5 不同填料塔动力学参数的确定273-282
• 8．5．1 以焦碳为填料时的动力学参数273-274
• 8．5．2 以沸石为填料时的动力学参数274-276
• 8．5．3 以塑料小球为填料时的动力学参数276-278
• 8．5．4 以塑料纤维为填料时的动力学参数278-279
• 8．5．5 混合填料的动力学参数279-281
• 8．5．6 不同填料塔试验常数的比较281-282
• 8．6 小结282-284
• 第九章 结论与建议284-288
• 9．1 结论284-286
• 9．2 建议286-288
• 致谢288-290
• 参考文献290-300
• 附录300-301

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 苏宏久;微通道内溶液吸收H_2S传质特性的研究[D];大连理工大学;2010年

2 祁贵生;超重力湿式氧化法脱除气体中硫化氢技术研究[D];中北大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 陈晓;生物化学法脱除天然气中H_2S的工艺及理论研究[D];四川大学;2006年

2 李万全;微生物培养液脱除天然气中硫化氢的实验研究[D];四川大学;2007年

  本文关键词：生物催化氧化法处理H_2S废气的工艺及理论研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：270617