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厌氧状态下生物法脱除H2S的研究类别：科技发明制作B类—化工I摘要水煤气作为洁净煤技术具有广泛的应用前景，但水煤气中含有低浓度硫化氢水，如果不对煤气中硫化氢进行脱硫处理，经燃烧后将以更低浓度的SO2形式随烟气排放，造成脱硫成本提高。目前去除H2S的方法主要为物理法、化学法，而生物法具有设备简单、能耗低、产生二次污染的可能性小等优点已成为研究与应用中的主流方法。故本课题根据水煤气中含有CH4、CO等易燃易爆的气体，对氧含量有严格控制的特点提出了在厌氧状态下用生物法对水煤气中硫化氢进行脱除。通过对活性污泥进行驯化、分离，设计生物反应塔，以树皮为填料，进行挂膜，通过测定pH、SO42-检验挂膜情况，通入H2S后测定S2-检验菌种脱硫效率。结果表明：混合菌中可能存在硫杆菌，且生长周期为5天，挂膜结果表明该菌体能有效地氧化S、S2-，可作为氧化气体硫化氢的菌种。在对滴滤塔进行生物挂膜时，6天后pH稳定，菌体对硫离子氧化逐渐稳定，滴滤塔填料出现生物膜。通入H2S气体测定滴滤塔进出口硫化氢浓度得出，硫化氢初始浓度为27g/m3时，50min后填料被穿透，此时去除率可达到92.44%，初始浓度为60mg/m3时，60min后填料被穿透，去除率可达到91.86%，为实际应用于水煤气脱硫提供参考。关键词：硫化氢；生物脱硫；硫杆菌；填料塔II目录第一章前言...................................................................................................................11.1课题提出的背景...........................................................................................................11.2生物法处理硫化氢的研究概况...................................................................................21.2.1生物法脱除硫化氢的菌类...................................................................................21.2.2生物法脱除硫化氢的工艺...................................................................................21.2.3生物法脱除硫化氢的研究进展...........................................................................31.3本课题研究的主要内容及意义...................................................................................4第二章实验材料与方法.....................................................................................................42.1材料和仪器....................................................................................................................52.1.1实验主要材料和试剂...........................................................................................52.1.2主要仪器................................................................................................................62.1.3溶液的配置...........................................................................................................62.2实验方法........................................................................................................................72.2.1污泥的驯化............................................................................................................72.2.2脱除系统及生物填料塔的设计............................................................................72.2.3生物反应器挂膜....................................................................................................92.2.4填料塔去除硫化氢的小试实验（碘量法）........................................................9第三章实验结果与分析...................................................................................................103.1细菌驯化结果分析......................................................................................................103.1.1液体培养..............................................................................................................103.1.2细菌分离纯化结果与分析..................................................................................103.2.1挂膜阶段结果与分析..........................................................................................113.2.2硫化氢效率结果与分析......................................................................................12第四章结论与不足.........................................................................................................144.1结论..............................................................................................................................144.2不足之处......................................................................................................................14参考文献.................................................................................................................................151第一章前言1.1课题提出的背景H2S为无色剧毒的危险气体，当空气中浓度超过28mg/m3时，人就无法正常工作；超过1000mg/m3时，就可能引起急性中毒[1]。H2S臭阈为0.00041×10-3g/L。低浓度的H2S具有强烈的恶臭气味，直接危害人体健康。H2S在空气中易被氧气和臭氧氧化为二氧化硫，从而导致酸雨。所以，净化硫化氢臭气已成为国民经济、环保领域中迫切需解决的问题。在有氧和潮热的条件下，严重腐蚀设备、管道和仪表等。目前去除H2S的方法有物理法、化学法和生物法，其中由于生物法具有设备简单、能耗低、产生二次污染的可能性小等优点已成为国内外恶臭防治研究与应用中的主流方法。水煤气中含有CO、CO2、H2、O2、CH4、H2S、N2等成分，其中H2S含量一般为1～3g/m3。如果不对水煤气中的硫化氢进行脱硫处理，水煤气中硫化氢经燃烧后将以更低浓度的SO2形式随烟气排放，按照污染控制要求需对烟气进行脱硫处理，脱硫成本高。且水煤气中硫化氢未经脱除，对其下游设备有腐蚀性，故本课题对水煤气中硫化氢进行脱除处理。根据水煤气中含有CH4、CO等易燃易爆的气体，对氧含量有严格控制的特点提出了在厌氧状态下用生物法对水煤气中硫化氢进行脱除的课题。煤气的脱硫方法从总体上来分有两种：热煤气脱硫和冷煤气脱硫。在我国，热煤气脱硫现在仍处于试验研究阶段，还有待于进一步完善，而冷煤气脱硫是比较成熟的技术，其脱硫方法也很多。冷煤气脱硫大体上可分为干法脱硫和湿法脱硫两种方法，干法脱硫以氧化铁法和活性炭法应用较广，而湿法脱硫以砷碱法、ADA、改良ADA和栲胶法颇具代表性。①干法脱硫干式脱硫，由于硫的吸附，会增加脱硫剂床层的阻力，即而引起煤气压力波动，不利于窑前煤气的正常燃烧；另外，采用干式脱硫，脱硫效率随着脱硫剂应用时间增加而不断降低，不利于控制最终产品质量；而且，由于干法脱硫大多属于间歇再生，为了不影响企业连续生产，必须设置备用脱硫塔，造成设备闲置浪费。②湿法脱硫湿法的基本过程是用脱硫溶液洗涤烟气，气液传质过程一般较气固快，设备相对较小，但工艺复杂，占地面积大，投资费用高，净化后的烟温较低，需对其再加热，以利排放后扩散。③生物脱硫法是近年来开发处理硫化氢臭气的一种新湿法脱硫，它是利用微生物去除恶臭物质，达到去除臭味的方法。此法可适用于生物去除的水溶性恶臭物质2的处理，微生物只能利用水中溶解性的物质，因此被去除的恶臭物质首先应溶解于水中，再转移到微生物体内，通过微生物的代谢活动而被去除。本课题主要对生物脱除低浓度硫化氢进行进一步的研究，重点研究菌种的培养和反应塔设计。为今后用于洁净煤燃烧技术中脱除硫化氢，以及屠宰厂废气脱除硫化氢奠定基础。1.2生物法处理硫化氢的研究概况生物脱硫法由于使用的菌种不同，不仅所需的营养物质、能源和碳源不尽相同，而且脱除硫的原理也不相同。1.2.1生物法脱除硫化氢的菌类①光合硫细菌光合细菌中的紫色硫细菌和绿色硫细菌的一些种在厌氧条件下，以H2S为供氢体，从光源中获得能量，还原CO2合成细菌细胞，而H2S被氧化成单质S或进一步氧化成硫酸。由于条件苛刻，研究进展不大，仍处于分批试验或实验室小试阶段。②自养菌自养菌的除硫原理是以无机硫为营养，二氧化碳提供碳源，在有氧气供应的条件下把H2S氧化为单质硫或硫酸盐。其中较为常用的有排硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌和脱氮硫杆菌[2]。脱氮硫杆菌是一种