【摘 要】
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在有色金属冶炼、燃煤和钢铁生产过程产生大量富含SO_2的工业炉窑烟气,对大气环境造成严重污染。传统钙法脱硫副产物脱硫石膏因含重金属、粉尘和盐分等而缺乏资源化利用价值,堆置占用大量土地;氨法脱硫则因液氨价格较高而导致运行成本增加,且存在氨逃逸现象,并诱发雾霾。针对传统工艺不足,本课题组前期提出了一种封闭循环型烟气生化脱硫及硫回收工艺,但在长周期运行中硫酸盐还原菌代谢产生的挥发性脂肪酸和溶解性微生物产
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在有色金属冶炼、燃煤和钢铁生产过程产生大量富含SO2的工业炉窑烟气,对大气环境造成严重污染。传统钙法脱硫副产物脱硫石膏因含重金属、粉尘和盐分等而缺乏资源化利用价值,堆置占用大量土地;氨法脱硫则因液氨价格较高而导致运行成本增加,且存在氨逃逸现象,并诱发雾霾。针对传统工艺不足,本课题组前期提出了一种封闭循环型烟气生化脱硫及硫回收工艺,但在长周期运行中硫酸盐还原菌代谢产生的挥发性脂肪酸和溶解性微生物产物逐渐累积,不仅对产生硫磺的氧化归中反应产生干扰,还通过增大硫磺粒径、吸附、网捕裹挟和絮凝等作用降低硫磺的纯度与收率,严重限制了本工艺的工程化应用。因此,本论文研究挥发性脂肪酸和溶解性微生物产物在生化脱硫系统的组分演变及累积效应,分析它们对氧化还原归中反应过程硫磺浊度、环境条件、亚硫酸根及硫磺理化性质的影响,阐明代谢产物与硫磺的作用机制,为提高硫磺收率提供理论指导,为本工艺的工程化应用提供技术支撑。上述研究表明:(1)SRB烟气生化脱硫过程产生两种规模的反应器均产生乙酸和丙酸两种挥发性脂肪。反应器规模扩大使代谢残留组分由乙酸变为丙酸,两者通过限制S2-产生,阻碍归中产硫磺反应的进行。丙酸改变硫磺生成过程SO32-浓度变化规律(由先下降后平缓变为先下降后上升)。两种VFA作用下不改变硫磺S8的分子结构,430 cm-1处特征峰经挥发性脂肪酸修饰发生了位移。(2)SRB烟气进行生化脱硫过程蛋白质浓度先增大后减小,是累积的主要溶解性微生物产物,占溶解性微生物产物总量的60%~100%。牛血清蛋白(疏水性蛋白质)和酪蛋白(亲水性蛋白质)均使硫磺浊度减小,牛血清蛋白通过增大硫磺粒径对浊度产生更大影响。它们使得产硫磺过程p H减小,ORP增大;在两种蛋白质作用下所得硫磺分子结构仍为S8,220~229cm-1处的特征峰经蛋白质修饰发生了位移。(3)SRB烟气进行生化脱硫过程多糖浓度先增大后减小,占SMP总量的10%~20%。葡萄糖、蔗糖和淀粉通过絮凝作用减小硫磺浊度,同时减小产硫磺过程ORP,其中淀粉的影响最大。蔗糖使得SO32-浓度由先迅速下降后下降减缓变为先增大后减小;累积了淀粉实验组SO32-浓度则先减小后增大。在多糖作用下所得硫磺分子结构仍为S8,151~158 cm-1、433~439cm-1和470~471cm-1处的特征峰经多糖修饰发生了位移。
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