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(dǎo)致厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣中含有一定濃度的H2S(200-20000ppmv)。生物滴濾池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)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(zhì)積累，造成填料床堵塞，嚴(yán)重影響生物滴濾池使用壽命。
　　本實(shí)驗(yàn)選取了三個(gè)獨(dú)立的變量（氣體空床停留時(shí)間、硫化氫濃度和氧硫比）通過響應(yīng)面法對(duì)脫硫過程進(jìn)行模擬，通過

2、對(duì)模型的敏感性分析比較三個(gè)變量及其交互作用對(duì)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(jìn)一步加深對(duì)沼氣脫硫過程的理解，并進(jìn)行雙標(biāo)準(zhǔn)（負(fù)荷和去除效率）優(yōu)化，在盡可能脫硫效率最大化的同時(shí)，維持一定的負(fù)荷。本試驗(yàn)還考察了生物滴濾池在停止進(jìn)氣時(shí)對(duì)于生物填料床內(nèi)積累的硫單質(zhì)的氧化作用，以及硫單質(zhì)積累對(duì)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(chǔ)上，利用高通量測(cè)序鑒定了本系統(tǒng)內(nèi)的主要菌群。
　　本研究

3、主要結(jié)論如下：
　?。?）當(dāng)S2-濃度超過220mg/L對(duì)硫氧化細(xì)菌有抑制作用。傳質(zhì)過程是脫硫過程的限速步驟。當(dāng)氧硫比較低時(shí)，不僅硫酸鹽生成比例非常低，而且還會(huì)影響硫化氫去除效率。
　?。?）通過對(duì)響應(yīng)面法數(shù)據(jù)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(duì)模型的顯著性分析發(fā)現(xiàn)，在相同負(fù)荷變化下，EBRT對(duì)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(duì)硫化氫處理效率的影響更大。EBRT的降低對(duì)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(dāng)H2S濃度越大，EBRT越短時(shí)處理效率提高越明顯。
　　通過對(duì)響應(yīng)面法試驗(yàn)數(shù)據(jù)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(duì)模型的敏感性分析發(fā)現(xiàn)，氧硫比和EBRT對(duì)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(qiáng)，EBRT越大，提高氧硫比對(duì)硫酸鹽生成比例的影響也越大。
　?。?）實(shí)驗(yàn)針對(duì)脫硫過程進(jìn)行了雙標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化，在盡可能最大化脫硫效率的同時(shí)，維持一定的負(fù)荷。
　?。?）高通量測(cè)序分析顯示生物滴濾池內(nèi)優(yōu)勢(shì)硫氧化菌為Halothio

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