武淑文[1]2004年在《固定化微生物净化低浓度SO_2烟气工艺的研究》文中指出燃煤引起的SO_2问题是当前国际上最关注的热点环境之一，它不仅造成严重的环境污染，且是引起酸雨的主要物质。我国是世界上唯一以煤为主要能源的国家，是世界SO_2排放的第一大国，如不严格控制，SO_2问题将成为制约我国国民经济发展和社会发展的重要因素。目前对SO_2气体常用的处理方法多为物理和化学方法，虽然处理效果好，但成本较高，存在二次污染等问题，相比之下生物法具有运行成本低，能耗少，二次污染少等优点。 固定化微生物技术具有微生物密度高、反应迅速、微生物流失少、产物易分离、反应过程易控制的优点，而成为当前研究的热点。本课题采用固定化微生物法净化SO_2气体。实验内容包括：①脱硫菌最佳驯化工艺条件的研究；②固定化微生物的制备条件和性能研究；③固定化微生物降解SO_2的工艺研究；④固定化微生物脱硫机理初探。 实验采用诱导驯化方式对菌种进行驯化，最佳驯化工艺为：营养物质投加量为17.5ml／L菌种，供氧速率为0.4L／min，曝气时间为30min，间歇时间为60min，此时驯化菌种具有最佳的净化效率和降解速率。 实验研究了固定化微生物在不同环境条件下的性能，结果表明：固定化后的微生物对热、pH值等的稳定性提高，对有毒物质的毒性抵抗力增强。在相同条件下，固定化微生物的生物降解性能明显高于游离微生物。固定化微生物在生化反应器连续运行60天，活性未出现下降趋势，一直保持较好的机械强度。 固定床生化反应器净化SO_2气体的工艺研究表明，在无喷淋液、气体停留时间为5s、SO_2气体的入口浓度低于5g／m~3时，其净化效率可达95％。系统连续运行3个小时后采取喷淋液体并通入空气的方式可恢复整个系统的净化能力。 本实验不仅为低浓度SO_2烟气的生物治理提供了一条新途径，而且还拓展了生物技术在废气治理领域的研究与应用。
黄兵[2]2009年在《固定化微生物净化低浓度SO_2烟气研究》文中认为针对燃煤燃烧、金属冶炼、烟气制酸等过程产生的大量低浓度,无回收价值的SO2烟气,提出了用固定化微生物净化低浓度SO2烟气的治理技术。通过对城市污水处理厂氧化沟采集的菌种进行诱导驯化,培养出对SO2有较好降解性能的脱硫菌,并对脱硫菌进行了16S rRNA测序分析鉴定。完成了脱硫菌的复合固定化微生物技术的开发,进行了固定床反应器的设计以及最佳工艺条件确定。分析了固定化微生物反应器净化低浓度SO2的过程机理,并建立动力学模型。具体研究结果如下：在曝气量0.1m3/h,曝气时间30min,间歇时间60min,每升菌液投加硝酸钠和磷酸二氢钾溶液17.5ml情况下,对城市污水处理厂氧化沟的菌种进行诱导驯化,经过四-五天可驯化培养出生长繁殖速度快、活性高、温度和pH值范围适应宽的高效脱硫菌。它们不仅以硫代硫酸盐、亚硫酸、硫酸盐为硫源,而且还可以SO2为唯一的硫源。脱硫菌在液相降解亚硫酸根的反应速率方程符合M-M方程,最大反应速率Rmax=95818mg/(L.h),米氏常数Km=36364mg/L。体系pH值和温度对降解速率均有明显的影响,在pH=3,温度30℃时,降解速率1440mg/(L.h+)。当体系温度不高于30℃,液相降解SO32-为一级反应,其速率常数k=6.522×108exp(-5902/T),反应活化能Ea=49.07kJ/mol。16S rRNA基因测序分析发现,在驯化的脱硫菌株中主要含有8种优势菌,8条序列中有5条是属于16S rRNA基因片段的V2-V5可变区,有3条是属于16S rRNA基因片段的V6-V8可变区,为此分别构建了两棵系统发育树。8条序列都属于变形菌门的物种,其中4种菌属于α-变形菌纲,4种属于β-变形菌纲。系统发育分析证明上述菌种属于α-变形菌纲中的根瘤菌目(Rhizobiales),慢生根瘤菌科(Bradyrhizobiaceae),红游动菌属(Rhodoplanes)的物种。它们之间相互协同,行使着微生物脱硫的生物学功能。用5%海藻酸钠包埋脱硫菌和0.3g活性炭,在4%氯化钙溶液中固定14h,然后再在0.06mol/L已二胺溶液里交联40min,可以制备得到相对活性251.3%,机械强度高,收缩率小的固定化微生物小球。与游离脱硫菌相比,固定化的脱硫菌具有更好的耐酸碱、热稳定性和抗毒物毒性冲击能力,能满足反应器长期运行的要求。固定化脱硫菌在液相降解亚硫酸根的反应速率方程符合M-M方程,最大反应速率rmax=3311mg/(L.h),米氏常数Km=6613mg/L。固定化微生物小球传质分析表明,对直径不大于2.5mm的固定化微生物小球在液相降解亚硫酸根的梯勒(Thiele)模数(φ)不大于0.628,即在液相以反应控制为主,但存在一定扩散影响。与游离脱硫菌降解S032-(pH=3,T=30℃)速率相比,使用直径为2.5mm的固定化微生物小球可以近似达到游离菌的降解速率。在系统温度小于30℃,液相降解S032-为一级反应,其速率常数k=1.62×109exp(-6077.7/T),反应活化能为Eα=50.53(kJ/mol)。这说明脱硫菌固定化后降解机理与游离菌的降解机理相同。用固定床反应器净化低浓度SO2烟气不仅反应器的启动时间短,而且在间歇喷淋pH=3-4的循环液,操作温度20℃,气体停留时间8s,固定床反应器净化S02气体的效率大于96%,最大生化去除量达6kg/(m3.h)。这一数值明显高于生物膜填料塔和游离菌的生化去除量。当反应器中的固定化微生物达到饱和后,可以采取通空气和适当喷淋液体进行固定化微生物活性的恢复,实现系统连续稳定的操作。该固定床反应器应用于处理S02浓度为2000mg/m3的实际燃煤烟气,反应器运行稳定,净化效率接近100%。这说明用固定床反应器净化低浓度SO2烟气是可行。固定化脱硫菌在固定床反应器降解低浓度S02时,微生物的生长动力学方程与S02气体的浓度(Cg)有关,即rx=(?).而基质消耗动力学方程还与固定床的空隙率有关,即-rs=(1-ε)·(?)。其降解过程机理为SO2从气相通过扩散进入液相,进而又经扩散进入固定化微生物表面供给微生物的生命活动,整个反应体系为气、液和固叁相的传质,属于非均相微生物反应过程。固定化脱硫菌净化低浓度S02气体时,气相中SO2为脱硫菌生长的唯一限制性底物。SO2的传质扩散是影响固定化微生物生化反应的主要因素之一。底物SO2在固定化微生物小球内有效扩散与固定化小球的直径相关,其浓度分布的关系式固定床反应器净化SO2过程动力学模型方程参数包括了固定化脱硫菌的性质、内扩散因素和固定床的尺寸及固定床操作条件等因素。经检验与实际检测结果较为一致。该动力学方程模型可用于生化反应器的优化和放大设计,以及对含S02烟气降解能力和效果的预测。论文首次通过对城市污水处理厂氧化沟采集的菌种进行诱导驯化,驯化出具有生长繁殖速度快、活性高、对S02有较好降解性能的脱硫菌群。开发出活性炭吸附-海藻酸钙包埋-已二胺交联的复合固定化制备技术。
廖雄稳[3]2004年在《固定化微生物净化低浓度SO_2烟气的过程机理及适宜反应器性能研究》文中研究表明我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，也是世界上少数几个以煤为主要能源的国家之一，大量燃煤导致我国SO_2污染及由此引起的酸沉降。传统的烟气脱硫技术虽有较高的脱硫效率。但设备投资大，运行成本高，且只限于处理高浓度SO_2废气。论文重点研究了固定化微生物净化低浓度SO_2气体的过程机理和适宜生化反应器的性能。 固定化微生物净化污染物的反应过程机理研究表明：微生物固定化后活性有所增强，固定化微生物的生化反应为快速反应，反应过程主要受到内扩散控制。因此，要提高固定化微生物反应器的降解效率，必须尽量消除内扩散的影响。 适宜生化反应器及性能研究表明：固定化微生物净化低浓度SO_2气体的适宜反应器形式为固定床生化反应器，最佳操作条件为间歇喷淋液体，喷淋液的pH值为4，操作的适宜温度为30℃～40℃。固定床反应器在最佳操作条下运行结果表明，对烟气浓度低于5g／m~3的SO_2气体，固定床生化反应器的净化效率可达到98％以上。该生化反应器具有较强的耐负荷能力，通过向反应器内喷淋液体和通空气，可使固定床生化反应器连续稳定的长时间运行。通过固定床串联后，不仅可使固定化微生物的处理能力得到维持和提高，而且还可避免因底部小球的收缩和变形以及营养物和供氧不足而导致的降解性能的下降。
曹桂萍[4]2003年在《固定化微生物净化低浓度SO_2烟气的应用基础研究》文中研究表明燃煤引起的SO_2污染是当前国际上关注的热点环境问题之一。近年来，随着我国SO_2排放量的增加，SO_2污染已成为制约我国国民经济和社会发展的主要因素。国外成功经验表明，烟气脱硫是控制SO_2污染行之有效的方法。本课题采用固定化微生物净化SO_2气体，以期为SO_2烟气的治理开辟一条新的治理途径。 本课题为国家和云南省自然科学基金项目的一部分，主要内容包括①筛选出对SO_2气体具有较强降解能力的优势菌种；②对叁种常用的固定化方法进行研究比较，初步确定了适宜的固定化方法和条件；③用复合固定化技术对单一固定化方法进行改进，以提高固定化微生物的机械强度和耐酸性，并确定最佳的固定化条件；④考察生化反应器对SO_2气体的净化能力。 菌种驯化和优选的研究表明，采取诱导驯化的方法能够从污水处理厂的污水中培养出对SO_3~(2-)具有较强降解能力的微生物菌种。该菌对SO_3~(2-)的耐受浓度为1095g／m~3，其降解速率可达2400g／m~3．h，同时还可直接利用SO_2气体，这为研究生化反应器净化低浓度SO_2气体奠定了良好的基础。 常用固定化方法的研究表明，吸附法的生物活性高，空间阻力小，但结合力弱，所固定的微生物易被解析而流失；交联法的微生物结合牢固，但生物活性低，且固定化微生物因无载体而没有防护能力；包埋法虽然空间阻力较大，但固定化微生物的生物活性较高、稳定性强，生物具有防护能力，而且比较经济。以相对活性为指标，确定了海藻酸钙包埋法为基础的固定化方法，其固定条件为：菌液量为10ml、海藻酸钠浓度为5％、氯化钙浓度为4％、固定时间为14h。 复合固定化技术的研究结果表明，吸附—包埋法能够提高固定化个球的耐酸性，但对机械强度改进不大；包埋—交联法能使小球的机械强度明显改善，但耐酸性却有所下降；吸附—包埋—交联法不仅使固定化小球的耐酸性得到提高，而且机械强度也大为增强，是最佳的复合固定化方法。试验确定的固定条件为：5％海藻酸钠溶液包埋10ml菌种液和039活性炭，在4%氯化钙溶液中固定14h后，再用0.06mol/L已二胺溶液交联一定时间。 固定床生化反应器净化50:气体的试验表明，在无喷淋、气体停留时间为55、50:气体的入口浓度低于sg/m，时，其净化效率可达98%。固定化微生物对50:具有较强的吸附净化能力，其吸附容量可达8.19mg/g，系统的净化能力可通过喷淋冲洗并通入空气的方法得以恢复。上述结果说明利用固定化微生物净化低浓度502气体是可行的。
姜阅[5]2016年在《生物强化法提高生物塔烟气同时脱硫脱氮性能的实验研究》文中提出二氧化硫(S02)和氮氧化物(NOx)是我国工业废气排放的主要污染物,它们被排放到大气环境中,会引发酸雨以及光化学烟雾等环境污染问题,并损害动植物的生长,影响人体健康。2016年1月1日起实施的新版环境空气质量标准(GB3095-2012标准)对802以及NOx等污染物浓度限值的规定更加严格,这就意味着随工业废气排放的SO2和NOx的净化处理已成为我国大气污染治理领域的研究热点之一。本研究以燃煤电厂中的SO2和NOx烟气为重点净化对象,以较大型和较小型的生物膜填料塔为主体净化设备,对生物强化法提高生物膜填料塔烟气同时脱硫脱氮性能进行了系统的实验研究。本论文研究得到了国家自然科学基金项目“生物塔烟气同时脱硫脱氮性能强化技术方法的应用基础研究”(编号：51278447)的资助。研究中,首先采用功能菌群批量人工混合复配的方法,初步探索了生物强化技术提高生物膜填料塔烟气同时脱硫脱氮性能的可行性。结果表明,功能菌群复配后的生物膜填料塔,在保持SO2净化效率稳定为100%的同时,对NOx净化效率的平均值为54.18%,比复配前的44.81%提高了9.37%。以上述实验结果为基础,本研究重点考察了S02和NOx的进气浓度、气体流量以及循环喷淋液流量等因素改变对复配前后生物塔的烟气中802和NOx净化效率的影响。在入口气体SO2和NOx的浓度分别为1500～3000mg/m3和1300～1500mg/m3、气体流量为0.2m3/h、液体喷淋量为9.0L/h的最优条件下操作,经采用功能菌群批量人工混合复配后的生物塔的脱氮效率达到62.03%,比复配前(44.81%)明显提高了17.22%,而生物塔的脱硫效率在复配前后均保持为100%。同时,还对复配前后生物膜填料塔内硝化菌和反硝化菌的主要类群的变化作了对比分析以及对专用高效菌群生物强化提高生物膜填料塔的烟气净化效率的可行性开展了初步探究。本研究结果将为生物强化法提高烟气同时脱硫脱氮性能的技术基础研究与工程应用提供技术基础参考。
崔亚伟[6]2002年在《固定化微生物净化低浓度SO_2废气的基础研究》文中进行了进一步梳理本课题为采用固定化微生物法净化低浓度SO_2废气的应用基础研究，主要内容包括适用菌种的筛选与驯化、固定化微生物小球的最佳固定化条件的确定、固定化微生物小球净化SO_2的性能以及固定化微生物小球性能改进的研究。 实验表明，利用从自然界中筛选出的菌种制作的固定化微生物小球对低浓度SO_2废气有良好的净化性能。在最适条件下，SO_2废气的浓度低于5000mg／m~3时，其净化效率可保持在90％以上。对固定化微生物小球进行改性，可强化其净化性能。
曾二丽[7]2005年在《生物膜填料塔净化低浓度SO_2废气的基础应用研究》文中研究指明燃煤引起的SO_2污染是当前国际上关注的热点环境问题之一,它不仅造成严重的环境污染,而且是引起酸雨的主要物质。目前处理SO_2气体的常规方法虽然效果好,但存在成本较高,有二次污染等问题。生物法废气净化技术的发展为SO_2气体的治理开辟了新的途径。 本研究在课题组前期研究的基础上,采用课题组研究开发的菌种对生物膜填料塔净化低浓度SO_2废气的最佳操作条件和净化性能等进行了基础应用研究。主要研究内容与结论如下: (1) 实验研究结果表明,采用本项目研究组开发的微生物菌种挂膜接种的生物膜填料塔净化低浓度的SO_2废气是可行的,SO_2净化效率可达98%以上。 (2) 挂膜期间随着挂膜操作不断地进行,SO_2净化效率逐渐地升高,40天后达到85%左右。同时循环液pH不断地下降,挂膜完成时pH降到2.0左右。这表明在pH为2.0左右仍然适宜该微生物生长繁殖。 (3) 入口气体浓度、气体流量、循环液喷淋量、温度等因素对SO_2净化效率影响的实验结果表明:最佳操作条件为:入口气体浓度500～1000mg/m~3、气体流量100L/h、循环液喷淋量15L/h、pH=1.0;气体流量对SO_2净化效率的影响较大,SO_2生化去除量随着气体流量的增大而呈线性增加,随着入口气体浓度的升高而增大。当温度在15～25℃范围内时,温度的升高有利于微生物氧化吸收SO_2。 (4) 针对入口SO_2气体浓度的变化,分别运用“吸收一生物膜”理论的动力学模型和“吸附一生物膜”理论的动力学模型计算了SO_2生化去除量、SO_2出口浓度以及净化效率。模型计算值与实验值之间相关性都较差,用两种理论模型来描述生物膜填料塔对低浓度SO_2废气的净化过程都难以得到比较准确合理的结果。 (4) 在酸性条件下,铁离子具有氧化吸收SO_2的作用,为“生物法+液相催化氧化法”进行烟气脱硫的方法研究提供了重要依据。 采用本课题组研究驯化的微生物菌种,对H_2S、CS_2、SO_2等废气均有生物净化作用。由于国内还没有采用生物膜填料塔法净化SO_2废气的研究,国外也鲜有报道,本实验研究为国内采用生物法净化低浓度SO_2废气的研究应用起到了一定的促进作用。
李娟娟[8]2016年在《菌剂强化型生物滴滤塔净化含硫工业气体的研究》文中提出含硫工业废气是一种危害性很强的气体,它的排放不仅使环境受到污染,形成酸雨,还会危及人的身体健康。现今,生物滴滤塔技术具有设备简单、运行费用低、能耗少、无二次污染、净化效果好等优点。用生物滴滤塔处理工业气体的技术研究已经受到人们越来越高的重视。本研究课题在借鉴国内外生物滴滤塔净化工业气体的相关研究基础上,提出将生物滴滤塔进行强化,用筛选、驯化、培养获得的菌剂代替循环营养液,研究此菌剂强化型生物滴滤塔对二氧化硫和硫化氢这两种典型含硫工业废气的净化效果,并研究了影响菌剂强化型生物滴落塔净化效率的主要因素,对净化条件进行了优化。本课题将采集样品中的细菌进行筛选、驯化、培养,得到能有效净化含硫工业废气的菌种,将该菌种进行混合扩大培养制成菌剂,然后用此菌剂进行挂膜。实验过程中,用作者设计的生物滴滤塔作为生物反应器,用陶粒作为微生物挂膜的载体,挂膜采用的是快速表面吸附固定法。挂膜成功后,逐步通入一定浓度的含硫工业气体进行气相驯化,接着,对菌剂强化型生物滴滤塔处理含硫工业气体的效果进行分析,对含硫废气中硫的转化形式进行初探,并考察了影响含硫工业气体去除效率的几种主要影响因素。研究结论为:(1)培养驯化出能高效净化含硫废气的菌种,进行混合扩大培养后,得到能高效净化含硫废气的菌剂;(2)较之水和营养液,用菌液作为循环喷淋液的菌剂强化型生物滴滤塔能高效率地净化含硫工业废气。(3)菌剂强化型生物滴滤塔净化含硫工业废气的过程中,净化效率和p H值随系统运行时间的增长而降低。(4)室温25℃时,在二氧化硫进气浓度为1800 mg/m3,气体停留时间为25 s,喷淋密度为1.67 m3/(m2·h),p H值为5.5时,该系统对二氧化硫的去除率最高,可达95%以上;在硫化氢入口浓度为480mg/m3不变,气体停留时间为135.6 s,喷淋密度为0.7 m3/(h·m2),p H为5.5时,该系统对硫化氢的去除率最高,可达85%以上;综合以上两种含硫气体净化的效果,得出,在含硫工业废气入口浓度低于1700 mg/m3,气体停留时间高于135 s,喷淋密度为0.5~1.7m3/(m2·h)之间,p H值为5.5的条件下,该系统对含硫废气的净化效率较高。
王洁[9]2005年在《生物膜填料塔净化低浓度CS_2废气的基础应用研究》文中进行了进一步梳理CS_2是一种有毒、强刺激性气味的挥发性气体化合物。粘性纤维工厂生产排放大气量、低浓度的CS_2、H_2S废气对环境的危害日益受到人们的重视。国内外成功经验表明,生物法净化低浓度CS_2、H_2S废气是一种行之有效的方法。 本课题以CS_2废气为研究对象,对生物膜填料塔处理低浓度CS_2废气的净化性能和相关的动力学模型验证进行研究,主要研究内容与结论如下: (1)采用本项目研究组开发的微生物菌种挂膜接种的生物膜填料塔净化低浓度的CS_2废气是可行的,CS_2去除率可达到75%左右,达到了与国外相关研究的相近水平。 (2)进口气体浓度、气体流量、循环液流量、温度等因素对CS_2去除率影响的考察实验结果表明:最佳操作条件为气体流量0.1m~3/h、循环液流量20L/h、CS_2进口气体浓度为100mg/m~3、pH=4.0。气体流量对CS_2去除率的影响最大,当气体流量从0.1 m~3/h增加到0.8 m~3/h时,CS_2去除率由72.5%下降到37.1%。进口气体浓度对CS_2去除率的影响较大,当CS_2进口气体浓度为100—500mg/m~3时CS_2去除率能达到75%～78%。同时CS_2生化去除量有随着进口气体浓度的升高而增大的变化趋势。在3～25℃的实验温度范围内,随着温度的升高,CS_2去除率呈上升趋势。 (3)动力学模型应用验证研究表明,课题组前期建立的“吸附—生物膜”理论的动力学模型对生物膜填料塔净化低浓度CS_2废气也同样具有很好的适用性。采用该模型计算的出口气体浓度、去除率和生化去除量的计算值与实验值较为接近,两者间的相关系数均大于0.94。 对于粘胶纤维厂生产中排放大气量低浓度的H_2S(600～1000mg/m~3)、CS_2(500～800 mg/m~3)废气,采用生物膜填料塔系统净化处理是可行的。经进一步研究和试验完善后,本研究成果有望达到工业应用水平。 本研究采用本课题组前期研究开发的微生物菌种,通过对低浓度的CS_2废气净化的可行性研究,驯化培养出了一类能净化含硫废气(H_2S、CS_2、SO_2)的微生物菌种,为国内采用生物法净化含硫废气(H_2S、CS_2、SO_2)的研究与应用提供一定的经验和参考。
曾二丽, 曾睿[10]2009年在《生物法净化含硫废气技术研究及应用进展》文中认为文章介绍了生物法脱硫技术的由来以及生物法净化含硫废气的原理,并介绍了国内外近年来对微生物脱硫的应用研究进展情况,指出生物法脱硫技术研究及应用的发展方向,生物法脱硫的研究对净化含硫废气具有重要意义。
参考文献：
[1]. 固定化微生物净化低浓度SO_2烟气工艺的研究[D]. 武淑文. 昆明理工大学. 2004
[2]. 固定化微生物净化低浓度SO_2烟气研究[D]. 黄兵. 昆明理工大学. 2009
[3]. 固定化微生物净化低浓度SO_2烟气的过程机理及适宜反应器性能研究[D]. 廖雄稳. 昆明理工大学. 2004
[4]. 固定化微生物净化低浓度SO_2烟气的应用基础研究[D]. 曹桂萍. 昆明理工大学. 2003
[5]. 生物强化法提高生物塔烟气同时脱硫脱氮性能的实验研究[D]. 姜阅. 云南大学. 2016
[6]. 固定化微生物净化低浓度SO_2废气的基础研究[D]. 崔亚伟. 昆明理工大学. 2002
[7]. 生物膜填料塔净化低浓度SO_2废气的基础应用研究[D]. 曾二丽. 昆明理工大学. 2005
[8]. 菌剂强化型生物滴滤塔净化含硫工业气体的研究[D]. 李娟娟. 中原工学院. 2016
[9]. 生物膜填料塔净化低浓度CS_2废气的基础应用研究[D]. 王洁. 昆明理工大学. 2005
[10]. 生物法净化含硫废气技术研究及应用进展[J]. 曾二丽, 曾睿. 江西化工. 2009