生物滴濾池沼氣脫硫工藝特征及優(yōu)化研究.pdf

1、污泥厭氧發(fā)酵是一種很好的回收污水中能源的好方法，但在發(fā)酵過程中由于硫酸鹽還原菌的作用，導致厭氧發(fā)酵產生的沼氣中含有一定濃度的H2S(200-20000ppmv)。生物滴濾池結構簡單，運行成本較低。是一種凈化沼氣較理想的方法，但H2S處理效率不高，易因S2-不完全氧化生成硫單質積累，造成填料床堵塞，嚴重影響生物滴濾池使用壽命。
　　本實驗選取了三個獨立的變量（氣體空床停留時間、硫化氫濃度和氧硫比）通過響應面法對脫硫過程進行模擬，通過

2、對模型的敏感性分析比較三個變量及其交互作用對脫硫效率和硫酸鹽生成比例的影響，并判斷脫硫過程中的主要限速步驟，進一步加深對沼氣脫硫過程的理解，并進行雙標準（負荷和去除效率）優(yōu)化，在盡可能脫硫效率最大化的同時，維持一定的負荷。本試驗還考察了生物滴濾池在停止進氣時對于生物填料床內積累的硫單質的氧化作用，以及硫單質積累對于硫化氫處理效率、硫酸鹽生成比例以及填料床孔隙率的影響。在此基礎上，利用高通量測序鑒定了本系統(tǒng)內的主要菌群。
　　本研究

3、主要結論如下：
　?。?）當S2-濃度超過220mg/L對硫氧化細菌有抑制作用。傳質過程是脫硫過程的限速步驟。當氧硫比較低時，不僅硫酸鹽生成比例非常低，而且還會影響硫化氫去除效率。
　?。?）通過對響應面法數據擬合得到了硫化氫去除率的二階方程：ER=98.35-2.85×CH2S+5.86×EBRT+1.57×O/S+2.07×CH2S×EBRT+1.10×CH2S×O/S-1.32×EBRT×O/S-5.00×EBRT2。

4、通過對模型的顯著性分析發(fā)現(xiàn)，在相同負荷變化下，EBRT對去除率的影響明顯高于H2S濃度和氧硫比的，降低EBRT比提高硫化氫濃度對硫化氫處理效率的影響更大。EBRT的降低對濃度較大的氣體的脫硫效率影響更大。提高氧硫比可以有效提高硫化氫處理效率，且當H2S濃度越大，EBRT越短時處理效率提高越明顯。
　　通過對響應面法試驗數據擬合得到了硫酸鹽生成比例的二階方程：S-SO42-/S-H2Sremoved=30.61-0.039×CH2S

5、+11.28×EBRT+19.36×O/S+6.78×EBRT×O/S+3.27×CH2S2。通過對模型的敏感性分析發(fā)現(xiàn)，氧硫比和EBRT對硫酸鹽生成比例影響較大。交互作用表明，EBRT和氧硫比的交互作用較強，EBRT越大，提高氧硫比對硫酸鹽生成比例的影響也越大。
　?。?）實驗針對脫硫過程進行了雙標準優(yōu)化，在盡可能最大化脫硫效率的同時，維持一定的負荷。
　?。?）高通量測序分析顯示生物滴濾池內優(yōu)勢硫氧化菌為Halothio

6、bacillus屬（59.3％）、Stenotrophomonas屬（11.62%）、Acidithiobacillus屬（8.49%）和Thiomonas屬（3.99%）。
　?。?）生物硫單質積累會造成填料床孔隙率輕微下降以及硫酸鹽生成比例減小，對硫化氫的去除效率幾乎沒有影響。當使用生物滴濾池處理H2S氣體時（1000ppmv EBRT=150s O2/H2S=16），S0顆粒的生成速率為15.69mg S-S0h-1L-1，