固定床—固定化氧化亚铁硫杆菌脱除废气中HS的研究

摘要

利用固定床－固定化氧化亚铁硫杆菌脱除工业废气中的硫化氢有很好的操作弹性和经济性，具有传统脱硫方法不可比拟的优势。本文研究了利用氧化亚铁硫杆菌的间接氧化作用脱除工业废气中的硫化氢，构建了主要由固定床生物反应器和气体吸收塔组成的闭式循环脱硫装置，分别从菌种、反应器和吸收塔三方面进行了研究。 筛选出耐低pH1.5的T.f菌菌株，在摇床转速150r/min，温度30℃，装液量为100ml的条件下具有较高的氧化活性和产生较少的沉淀物。用K2HPO4和KH2PO4代替单一的K2HPO4，减少了沉淀物的生成。利用“饥饿态”T.f菌研究了沉淀对菌体生长的影响。可以用超低温保藏法保藏菌种。 在pH为1.5，温度30℃的条件下采用聚氨酯H-2(1)和网状聚氨酯(2)作为固定化载体，利用吸附法固定化T.f菌，对T.f菌进行固定化研究，固定化效果较好，而且固定化载体上吸附的沉淀物相对较少，有利于生物反应器稳定长期的运行。研究了通气量、稀释率对固定化细胞氧化能力的影响，得到了固定床的最佳操作条件为气速1601/h，液速0.31/h。利用先碱洗后酸洗的方法初步探讨了去除固定床中大量沉淀的方法。 在pH1.5，温度30℃，摇床150r/min条件下计算出每一个Tf菌的氧化能力为4.42×10-12g/h，固定化后的载体1吸附的菌体数量为6.8×109个/g载体，载体2吸附的菌体数量为2.1×1010个/g载体。 以鼓泡塔作为脱硫装置，考察了液气比和气体停留时间对H2S脱除率的影响，在液气比为1.667，气体停留时间7s时吸收塔出口处H2S浓度小于20ppm，符合国家排放标准。研究了培养基的循环利用，脱硫后的还原液(Fe2+)经适当调整pH及组成后，T.f菌生长良好，培养基达到了循环利用的目的，实现了闭式循环连续化操作。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

第一章文献综述

§1-1引言

§1-2传统的脱硫方法

§1-3生物脱硫

1-3-1生物脱硫的应用

1-3-2生物脱硫技术进展

§1-4氧化亚铁硫杆菌

1-4-1氧化亚铁硫杆菌简介

1-4-2氧化亚铁硫杆菌的研究

1-4-3氧化亚铁硫杆菌对各种离子的耐受性

1-4-4氧化亚铁硫杆菌菌种保藏

§1-5黄钾铁钒

1-5-1黄钾铁钒产生机理

1-5-2黄钾铁钒在工业上的的应用

§1-6本文研究工作

1-6-1前人工作

1-6-2本实验工作

第二章菌种的选育、保藏及培养过程中沉淀物的研究

§2-1引言

§2-2材料

2-2-1菌种

2-2-2试剂

2-2-3培养基

2-2-4仪器设备

2-2-5分析方法

§2-3实验方法

2-3-1培养条件和方法

2-3-2菌种的自然选育

2-3-3菌悬液制备

2-3-4黄铁钒沉淀的制备

2-3-5固体培养基接种方法

2-3-6 pH对菌体生长的影响

2-3-7 9k培养基中K+的优化

2-3-8黄铁钒沉淀对菌体生长的影响

2-3-9“饥饿态”氧化亚铁硫杆菌的制备

2-3-10菌种保藏

§2-4实验结果与讨论

2-4-1菌种在固体培养基上生长

2-4-2 pH对菌体生长的影响

2-4-3 T.f菌培养过程中沉淀的研究

2-4-4菌种保藏

§2-5小结

第三章固定床生物反应器的连续运行和细菌氧化能力的计算

§3-1引言

§3-2材料与方法

3-2-1菌种

3-2-2培养基

3-2-3仪器设备

3-2-4固定化载体

3-2-5 T.f菌在固定床生物反应器中的固定化过程

3-2-6均匀设计方法确定反应器运行条件

3-2-7菌体氧化能力和载体吸附量的计算

3-2-8摇瓶中菌体的固定化

3-2-9沉淀的去除

3-2-9分析方法

§3-3实验结果与讨论

3-3-1反应器的固定化

3-3-2反应器中载体表面观察

3-3-3反应器1的拟和方程及响应曲面图

3-3-4反应器2的拟和方程及响应曲面图

3-3-5单因素设计方法

3-3-6菌体氧化能力和载体吸附量的计算

3-3-7载体的洗涤及再固定

§3-4 小结

第四章H2S的吸收

§4-1引言

§4-2材料和方法

4-2-1吸收液和硫化氢

4-2-2吸收原理

4-2-3工艺流程

4-2-4实验仪器

4-2-5测定方法

§4-3实验结果与讨论

4-3-1填料塔

4-3-2鼓泡塔

§4-4小结

第五章培养基的循环利用

§5-1引言

§5-2材料和方法

5-2-1菌株

5-2-2培养基

5-2-3标准加入法测定9K-氧化液中的微量钾

5-2-4 RSM法对9K-还原液循环利用的优化

5-2-5实验仪器

5-2-6测定方法

§5-3实验结果与讨论

5-3-1标准加入法测定的A～C曲线

5-3-2 RSM法对9K-还原液循环利用的优化

§5-4小结

第六章结论

参考文献

附录A铁的测定

附录B显微镜直接计数法

附录C碘量法测硫化氢浓度

致谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果