《微生物法脫除二氧化硫氣體的研究》是2011年出版的圖書，作者是貢俊。
基本介紹
- 作者：貢俊
- ISBN：9787511108401
- 頁數：159
- 定價：35.00元
- 出版時間：2011-12
內容介紹
隨著高硫化石燃料使用的增加，SO2向環境中的大量排放已成為一個嚴重的環境問題，因此，尋求最經濟最有效的脫硫技術已成為一項緊迫的任務。貢俊編著的《微生物法脫除二氧化硫氣體的研究》以此為目的提出了脫硫脫硫弧菌和脫氮硫桿菌聯合脫硫工藝，即利用生物吸收液直接將SO2氣體轉化為H2S，生成的H2S又被脫氮硫桿菌用作能源進一步氧化為硫酸鹽和單質硫。因此，在分離獲得兩株高活性脫硫菌——脫硫脫硫弧菌和脫氮硫桿菌後，對這兩種菌的生物學特性，以及對SO2和H2S的生物轉化能力、內部的轉化過程及中間產物進行了研究，並初步探討了生物吸收SO2的巨觀動力學過程。此外，在以廢糖蜜作為廉價碳源的實驗室規模上進行了脫硫工藝實驗研究。得到了如下結論：
1.從污水處理廠二沉池回流污泥中分離獲得一株硫酸鹽還原菌和一株硫桿菌，經過形態特徵、生理生化特性和16SrDNA序列分析，分別確定為脫硫脫硫弧菌（Desulfovibrio desulfuricans）和脫氮硫桿菌（Thiobacillus denitNficans）。
2.通過實驗室小試，得出脫硫脫硫弧菌轉化$02的適宜條件為pH 6～8、溫度25～35℃、攪拌速度50～270 r/min，脫氮硫桿菌轉化H2S的適宜條件為pH 6～8、溫度25～35℃、攪拌速度270 r/min。在此條件下，菌體均生長良好，S02和H2S的轉化率分別在90%和91%以上。
3.當S02進口濃度小於10334 mg/m3，液相中亞硫酸鹽累積濃度小於87.3 1mg/L時，脫硫系統仍可穩定運行，鹼液用量不大，SO2的轉化率在95%以上，亞硫酸鹽對菌體不會產生抑制作用；SO2進口摩爾流速由4.975 mmol/h增加至20.149 mmol/h時，轉化產物為硫化物和H2S，在流量和攪拌速度分別為180 L/h和270 r/min條件下，反應所產生的H2S氣體的量基本保持不變，其餘部分在液相中以硫化物的形式累積；乳酸鹽作為碳源，其主要轉化產物為乙酸鹽，轉化率幾乎接近100%。
4.從“氣液傳質一生物轉化”的角度對懸浮生物脫硫系統進行相關的動力學模型研究，在液相中微生物轉化的米門方程基礎上，建立了如下脫硫動力學方程式：
通過實驗來求解單位時間內基質轉化最大速度Vmax和米氏常數Km，採用雙倒數作圖（Lineweaver—Burk）法求得的Vmax和Km分別為42.19 mol/（m3·h）和0.243mol/m3，Vmax和Km值均較高，說明脫硫脫硫弧菌吸收液具有較高轉化S02的能力，線性相關係數可以達到0.998。
5.實驗對脫氮硫桿菌氧化H2S的生物氧化和化學氧化研究表明，H2S進氣摩爾流速恆定為2.1mmol/（L·h）時，在pH值為6～8、溫度為25～35℃的範圍內生物氧化速率可達到1.9mmol/（L·h）以上，偏酸或偏鹼及高溫會對菌體產生抑制，使生物氧化速率降低，隨溶解氧濃度的增大生物氧化速率略有上升趨勢，但變化很小；化學氧化速率在最佳菌體生長條件範圍內所占比值為8.6%～19.1%；因此，在脫氮硫桿菌氧化H2S的過程中生物氧化起主要作用。
6.低濃度含硫氣體（1500～2000mg/m3）的連續式生物脫硫工藝表明：廢糖蜜在厭氧條件下會被厭氧菌降解，主要產生的有機酸有草酸、酒石酸、丙酮酸、乳酸和乙酸，可以用作脫硫工藝的碳源；在補料流速增加為175 ml/h，攪拌速度為590 r/min時，5L生物反應液可以處理5 m3/Il的氣體，最終S02和H2S的去除率分別達到95%和98%以上，最終出口濃度為52.2～128.2 mg/m3，低於國家污染源大氣中SO：最高允許排放濃度值，沒有亞硫酸鹽和硫化物的積累，系統運行良好。
7.較高濃度含硫氣體（S02進口濃度大多在2 500mg/m3以上）的間歇式生物脫硫工藝表明：反應器培養液中的丙酮酸和乳酸作為碳源被持續消耗，24 h後，有機酸作為碳源大部分已被降解，需及時進行補料，補料速率為每天3L培養基。調節實驗氣體中氧含量由2.3%上升至10.5%，對脫硫率和菌體生長沒有產生明顯的影響；最終S02的平均去除率為95.5%，最終出口濃度為18.65～335.2 mg/m3，低於國家污染源S02最高允許排放濃度值，產生的H2S幾乎被全部轉化，平均去除率為98%，亞硫酸鹽沒有積累，加入金屬鹽後，硫化物濃度也會下降，系統運行狀況良好。
8.在SO2脫硫工藝中產生了兩種副產物，一種為較純的納米金屬硫化物產品：納米PbS、納米CdS、納米ZnS，顆粒粒徑分別為5～15nm、15～20nm、10～25nm，當以50ml/h的速度分別連續流加800 mg/L硝酸鉛溶液、300 mg/L氯化鎘溶液和500mg/L乙酸鋅溶液時，其納米硫化物產率分別為0.134 g/L菌液、0.051g/L菌液、0.06 g/L菌液，基本上完全轉化，作為一種特殊性質的半導體材料，可以用於光、電、磁、催化等方面；另一種為單細胞蛋白，沉降後的1#菌體的單細胞蛋白產率為0.52 g/L菌液，菌體粗蛋白含量可達73.2%，高於進口秘魯魚粉（40%～65%），而且其含有全部的18種胺基酸，各種必需胺基酸組分含量均較高，可以用來代替魚粉作為一種高蛋白的飼料添加劑，具有一定的套用價值。
《微生物法脫除二氧化硫氣體的研究》利用脫硫脫硫弧菌和脫氮硫桿菌懸浮液直接吸收轉化二氧化硫氣體，利用此工藝進行了大氣量和較高濃度含硫氣體的處理，並建立了微生物懸浮液吸收二氧化硫的巨觀動力學方程；首次研究了有雜菌共生的脫硫工藝中氧對脫硫脫硫弧菌的影響情況，結果表明可以正常運行；而且首次使用脫硫脫硫弧菌在脫硫過程中合成納米硫化物副產品。這些研究使得微生物法脫硫的工業套用具有較高的可行性，在降低治理成本的同時保障了環境效益。
