生物处理水洗沼气中硫化氢所产生废水的研究

【摘要】：硫化氢(H_2S)对生物具有毒性,对设备具有腐蚀性,沼气中的H_2S的存在影响了沼气的使用。去除沼气中的H_2S对提高沼气品质,扩展沼气使用范围具有一定意义。本论文主要研究了一种使用废水将沼气中的硫化氢(H_2S)吸收,然后通过无色硫细菌的氧化作用将负二价硫化物氧化为零价态硫单质,从而去除硫化物污染,回收硫磺的新方法。实验中选用了两种反应器(全混式反应器、填料式反应器),研究了其对硫化物的去除效果,并研究可能影响反应器脱硫效率的因素:沼气吸收液、营养液、温度、pH等,确定了最佳的反应条件。针对脱硫反应器出水硫单质自然沉降困难,难以回收的问题,我们还研究了絮凝剂对硫回收的絮凝效果。 实验使用的两种反应器均为使用有机玻璃自制的反应器,有效体积3L,D=12 cm,H=40 cm。两种反应器的区别在于是否加入了拉西环填料(D=1 cm,H=0.8 cm)。通过控制反应器内溶解氧(DO)和温度,在进水硫化物浓度为200 mg/L和250 mg/L时,全混式反应器和填料式反应器的硫化物去除率可分别达到95 %和99 %,负荷可分别达到4.5~5 kg/m~3·d和12 kg/m~3·d。填料式反应器的SO_4~(2-)转化率略高于全混式2~3个百分点。 在考察沼气吸收液、营养液、温度、pH等对脱硫效率的影响时,我们发现使用河水作为沼气吸收液的效果优于奶精废水的厌氧出水。选用的4种氮营养元素(尿素、硝酸钾、氯化铵及硝酸铵钙)的营养盐对反应器脱硫效率基本没有影响,添加有尿素和氯化铵的反应器和添加有硝酸钾和硝酸铵钙SO_4~(2-)的转化率略有差别。反应器运行的最适宜温度为20~35℃。高温(41℃以上)对硫细菌的影响是不可逆的,低温时(10℃以下)影响硫单质转化细菌的活性,不过缓慢恢复温度细菌能恢复活性。 酸性环境(pH6)有利于硫酸盐转化细菌的生存,而碱性环境(pH8.5)对硫单质转化细菌及硫酸盐转化细菌都不利。反应器pH在7~8.5为宜。低DO是保证硫化物转化为硫单质的必要条件,保持DO在2.5 mg/L以下,可以降低出水SO_4~(2-)浓度。 针对反应器出水中的硫单质通过自然沉降难以完全回收,我们通过使用混凝剂强化回收硫单质的回收效果。我们选用了2种无机混凝剂(PAC、PFS)和3种离子类型的聚丙烯酰胺(APAM、CPAM、NPAM)对反应器出水的硫回收的絮凝效果。加入PFS的沉降速度快及用药比例小要优于PAC,APAM和CPAM的絮凝效果也优于NPAM。PFS、APAM和CPAM加药量分别在400 ppm、250 ppm和430 ppm时都能使出水浊度达到20 NTU以下。筛选出的3种药剂(PFS、APAM、CPAM)的使用成本分别为0.198、0.077、0.105元/m~3。 【关键词】：沼气 硫化氢 硫细菌 生物脱硫 硫回收
【学位授予单位】：苏州科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-27
• 1.1 研究背景12-19
• 1.1.1 沼气中硫化氢 （H_2S） 的生成机理13-15
• 1.1.2 沼气中硫化氢（H_2S） 的性质、危害及去除方法15-19
• 1.2 生物脱硫及其国内外研究进展19-27
• 1.2.1 硫循环与脱硫微生物19-22
• 1.2.2 无色硫细菌脱硫研究进展22-24
• 1.2.3 生物脱硫的工程应用24-27
• 第二章：实验目的、内容、技术路线图27-35
• 2.1 实验目的27
• 2.2 实验内容27-28
• 2.3 实验方法28-34
• 2.3.1 实验设备28-30
• 2.3.2 污泥接种、配水方法及营养物配方30-32
• 2.3.3 仪器、药品32-33
• 2.3.4 分析方法33-34
• 2.4 实验技术路线34-35
• 第三章：反应器脱硫实验35-50
• 3.1 前言35
• 3.2 全混式反应器脱硫实验35-41
• 3.2.1 污泥培养期35-38
• 3.2.2 负荷提升期38-39
• 3.2.3 稳定观察期39-40
• 3.2.4 小结40-41
• 3.3 填料式反应器脱硫实验41-44
• 3.3.1 污泥培养期41-42
• 3.3.2 负荷提升期42-43
• 3.3.3 稳定观察期43
• 3.3.4 小结43-44
• 3.4 硫化物清水氧化实验44-48
• 3.4.1 低浓度硫化物清水氧化实验45-46
• 3.4.2 高浓度硫化物清水氧化实验46-47
• 3.4.3 小结47-48
• 3.5 总结48-50
• 第四章：反应器内影响因素研究50-61
• 4.1 前言50
• 4.2 两种废水作为沼气吸收液对反应器的影响50-53
• 4.2.1 引言50-52
• 4.2.2 实验52
• 4.2.3 小结52-53
• 4.3 不同氮营养源对反应器的影响53-54
• 4.3.1 引言53
• 4.3.2 实验53-54
• 4.3.3 小结54
• 4.4 温度对脱硫效率的影响54-56
• 4.4.1 引言54-55
• 4.4.2 实验55-56
• 4.4.3 小结56
• 4.5 pH 对脱硫效率的影响56-58
• 4.5.1 引言56-57
• 4.5.2 实验57
• 4.5.3 小结57-58
• 4.6 溶解氧对脱硫效率的影响58-59
• 4.6.1 引言58
• 4.6.2 实验58-59
• 4.6.3 小结59
• 4.7 总结59-61
• 第五章：硫单质的强化回收61-67
• 5.1 前言61-62
• 5.2 无机高分子混凝剂回收硫单质实验62-64
• 5.2.1 引言62-63
• 5.2.2 实验63
• 5.2.3 小结63-64
• 5.3 有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺 （PAM） 回收硫单质实验64-66
• 5.3.1 引言64-65
• 5.3.2 实验65
• 5.3.3 小结65-66
• 5.4 总结66-67
• 结论67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-74
• 作者简历74

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