质能转化技术，生物质能利用技术和生物质能系统利用集成技术。沼气是有由生物发酵产生，是目前生物质能最普遍应用方式，其与直接燃烧热裂解和气化等技术相比具有技术成熟，经济性好，生物利用率高等优点，在我国农村地区沼气已得到广泛应用。在污水厌氧处理污泥消化以及垃圾填埋场产生收集沼气也逐渐被人们利用。沼气除含有主要成分甲烷外，还含有二氧化碳及少量氢气氧化碳硫化氢氧气和氮气。其中硫化氢是沼气利用最主要技术问题，不管在沼气燃烧还是发电过程中，硫化氢都会转化为腐蚀性气体二氧化硫，如不及时除去不仅会造成金属腐蚀，而且排放到空气中也会造成严重环境问题。般沼气中硫化氢浓度可达，而我国城市燃气中硫化氢限值为，约为，因而沼气在使用之前必须进行脱硫处理。目前国内应用较多是氧化铁法脱硫工艺，氧化锌和活性炭工艺应用较少。传统氧化铁氧化法是通过三价铁氧化硫化氢为硫磺，该法对于低硫化氢含量沼气具有很好脱硫效果，脱硫率可达。但脱硫剂饱和后再生始终未能很好解决，实际应用中般将脱硫剂至于空气流中吹洗或直接敞开使被还原二价铁转化成三价铁，这同时也会让已转化为硫磺或硫化亚铁硫氧化为二氧化硫释放到空气中。因而此法只是实现了将硫从沼气中转移到空气中，其环境污染问题仍未解决。氧化锌和活性炭脱硫再生更为困难，般在失效后即丢弃，二次污染问题更为严重。当前国内外研究人员对于新脱硫工艺均进行了大量探索，但前景较好光催化法电化学法等仍处于理论研究阶段，其工艺是否经济性可行仍未确定。生物脱硫具有上述两种技术环保性和资源化优点，而且已被成功开发成为项成熟技术。但目前该技术被国外公司所垄断，国内研究起步较晚，目前虽进行了大量研究，积累了定经验，但仍未开发成功成熟技术，主要技术瓶颈集中在脱硫反应难以控制，产硫率很低。由于微生物分解作用，硫可最终转化为硫磺或者硫酸盐，这主要受溶解氧以及营养盐等因素限制，影响条件复杂，目前仍在研究中。脱硫效果难以持久。当生物脱硫产物为硫酸盐时，会造成循环液盐度增高，抑制了脱硫菌生长，导致脱硫效果下降，因而需要频繁更换脱硫液，这增加了运行成本。当脱硫产物为硫磺时，细颗粒硫磺会附着在填料上，覆盖微生物上且脱附困难，造成了脱硫效果下降。硫磺和微生物分离困难。由于脱硫产生硫磺颗粒细小，而且与生物污泥混合，生成硫浆，传统沉淀分离方法很难实现。由上可知，如果要实现沼气生物脱硫仍存在定难点和技术问题，如要解决这些难题实现生物质能环保利用，迫切需要科技方面支撑。单位是家以造纸为龙头，集热电包装为体现代化企业，年产各类纸板万吨，年纸业公司产值达亿。该企业从成立至今非常注重环境污染治理，不断增加资金投入进行技术改造，在造纸废水治污领域积累了丰富经验。年为了配套万吨牛皮箱板纸项目及整个纸业公司节能减排需要，公司在原有好氧生化污水处理基础上投资万元，引进荷兰帕克污水厌氧处理技术，建设套处理能力厌氧处理系统反应塔。结合企业目前已有热电联产项目，该公司欲引进沼气发电机组，对造纸废水厌氧处理中生物质能进行充分利用。该工程作为本项目依托工程，能为本项目顺利开展提供有力保障。项目意义根据上述立项背景，并结合我省实际情况和技术需求，单位确定联合单位，以校企合作方式，共同进行沼气生物脱硫关键技术研究及示范课题研究。本项目旨在针对单位典型造纸废水厌氧处理所产沼气特点，研究高效生物脱硫效技术，突破相关技术瓶颈，实现生物质能环保应用，推动行业节能减排工作。解决现有脱硫方式造成环境污染问题，落实节能减排工作目前国内所采用沼气脱硫方式只是将含硫气体转移，并未彻底解决含硫气体环境污染问题，而且还会产生大量含硫固体废弃物。开发新型生物脱硫技术可以将硫固定化，使其不会作为酸雨气体进入大气，且运行成本大大降低，从而达到节能减排目。实现废气回收利用，兼顾环境治理和经济效益积极推进生物脱硫技术应用，合理有效地利用可回收资源，是降低企业运行成本，提高企业效益种行之有效途径。将资源综合利用与企业发展污染防治相结合，兼顾环境治理和经济效益努力提高资源综合利用水平，促进生物质能源利用健康发展。二国内外研究现状和发展趋势沼气生物脱硫是世纪年代发展起来新技术，在国外已得到了广泛研究，在应用方面也取得了很大进展，典型技术包括了壳牌帕克工艺工艺等。我国在年首次引进荷兰公司工艺，但其核心技术仍掌握在国外少数跨国公司。目前沼气生物脱硫技术研发重点仍集中在高效脱硫菌群开发以提高硫化氢资源化为目反应进程控制技术等。高效脱硫菌群国内外研究进展可应用于沼气生物脱硫微生物机理研究目前已基本形成共识，可参与脱硫细菌包括了光能自养菌和化能自养菌。年，提出了光能自养菌脱硫反应路径光能光能和提出了光能自养菌利用光能自养菌降解硫化物反应进程主要分两步，第步通过光生化反应将光能转化为化学能三磷酸腺苷储存在细菌体内第二步是在细胞内进行，通常称暗反应，首先硫化物释放电子，然后通过电子链传递交由，最后利用将转化为细胞物质。在这过程中硫化物般被氧化为硫磺硫酸盐。紫色硫菌科和绿色硫菌科是常用光能自养型脱硫菌。等使用连续振荡反应器利用栖泥绿菌处理废气，在进气负荷为时，可转化为单质硫。和建设建设处理能力沼气脱硫系统，硫磺分离装臵，年回收硫磺，总投资万元。项目发，资金筹措由公司完成，研究成果共同所有。机构人员由单位单位和单位共同参与，单位和派遣专家和各相关专业人员参加，公司派遣设计人员工艺技术人员参与研究。研究方式理论研究部分由单位主持，由其制定研究组织结构具体研究图技术路线图造纸废水现有处理技术高效脱硫细菌筛选及降解规律研究生物脱硫反应器内部硫化氢降解规律研究高效硫磺分离技术研究生物脱硫集成技术研究光能自养型脱硫菌培养实验化能自养型脱硫菌培养实验细菌生长环境参数优化微生物降解硫化氢底物产生规律研究环境参数与操作参数对脱硫效果和反应进程影响规律硫酸盐和硫在微生物作用下相互转化规律研究硫磺在填料表面脱附规律研究硫磺与微生物污泥分离技术研究细微颗粒硫磺提纯技术研究沼气生物脱硫集成技术研究工程技术集成与示范沼气生物脱硫集成技术与工程示范方法详细时间进度等工作中试和工程示范部分工作由单位和单位承担。课题分解本项目可分为个子课题进行研究高效脱硫菌筛选和人工强化技术研究沼气高效脱硫反应器设计沼气生物脱硫集成技术研究与工程示范六计划进度安排本项目计划在两年内完成，具体进度安排如下年月年月高效脱硫菌筛选和人工强化技术研究。年月年月高效沼气生物脱硫反应器设计。年月年月生物反应器参数优化和降解规律研究。年月年月硫磺分离提纯技术研究。年月年月集成处理工艺确定，示范工程设计施工。年月年月示范工程调试完成，相关指标测试，准备资料进行验收。七现有工作基础和条件单位现有工作基础单位创建于年，年完成股份制改革，年列入国家企业大型企业，公司是家以造纸为龙头，集热电包装为体现代化企业，占地面积万平方米。纸业公司现年产各类纸板万吨，年纸业公司产值达亿。年根据平湖市人民政府平政发号平湖市热电联产规划通知及企业自身用热和开发区北片企业集中供热需要，投资建设了热电联产项目，配有锅炉台，抽汽式汽轮发电机二台，最大发电量每小时，供热电量每小时蒸吨。单位自成立以来，高度重视造纸废水污染治理，在此领域积累了大量工程经验。年公司为了配套万吨牛皮箱板纸项目，加大节能降耗工作力度，投资万元对污水工程进行技改，引进先进荷兰帕克厌氧好氧污水处理技术。该厌氧工艺建设以后，公司造纸尾水浓度较之前下降了约。年，单位欲上马沼气发电项目，总投资约万元。该工程作为本项目依托工程，可为本项目顺利实施提供有力保障。单位现有工作基础单位在工业废水和生活污水处理技术水资源和水环境保护安全饮用水保障技术流域水质变异与水体环境承载力节水农业有机废弃物资源化农业面源污染控制技术污染水环境生态和生物修复等方面进行了大量研究，完成二级课题项目国家基金重点项目国际合作重大项目省人民政府重大委托项目省重大科技项目省要脱硫作用微生物为硫杆菌系列，但细菌和菌群具体构成仍为保密内容。目前国内对生物脱硫集中在反应器设计和反应条件控制，而对细菌习性菌群优化构建等研究很少，基础研究欠缺，因而在为生物脱硫反应进程控制，提高硫产率等关键问题上仍未取得进展。生物脱硫反应进程控制研究进展生物脱硫主要反应产物为单质硫和硫酸盐，由于硫酸盐对于脱硫微生物具有很强生物毒性，如果反应产物中含有大量硫酸盐，不仅会降低单质硫产率也会进步影响脱硫效果。从式和可知产硫酸盐反应活化能大大低于产单质硫反应，因而导致了此反应更易进行，针对这问题国内外研究人员从反应进程等角度出发进行了广泛研究。被认为是影响降解产物主要因素。等在流动床反应器考察了溶解氧对反应产物影响，当浓度大于时，主要产物为硫酸盐当浓度小于时，主要产物为单质硫。等考察了在情况下反映主要产物，实验结果表明在三种进气浓度下主要反应产物均为单质硫，其中时有硫代硫酸盐出现，当继续向反应器中通入氧气时，反应产物中出现硫酸盐。对化学氧化也会导致硫酸盐产生。等利用硫杆菌降解，考察化学氧化对反应产物影响，实验结果表明当小于时，硫代硫酸盐是主要产物，此时化学氧化作用要强于生物氧化，化学氧化为级反应，当氧气量过剩时硫代硫酸盐会彻底转化为硫酸盐。贡俊等在此基础上对硫杆菌进行了进步研究，结果表明在时，化学氧化占总氧化速率，时，化学氧化占总氧化速率，并随增大增加明显温度对于生物氧化速率在时较高，温度继续升高菌体会受到明显抑制，使其氧化速率急剧降低到最大值而化学氧化则随着温度升高而增强，化学氧化速率缓慢增大。等提出在最适宜生物氧化环境下，仍会有通过化学氧化生成硫酸盐。由于生物脱硫反应产物不仅受溶解氧影响，也和细菌种类降解反应项目的背景和意义