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煤炭是工农业生产和人类生活中的重要能源,而煤炭中所含的硫等成分在煤炭燃烧过程中转变为SO2等有害物质,又会污染环境。因此,煤炭脱硫研究对保护环境和保障经济可持续发展具有重要意义。由于煤炭生物脱硫技术具有工艺成本低,能耗省,流程简单,反应条件温和等特点,从而在煤炭脱硫领域中成为研究的热点之一。本文通过驯化筛选,得到对硫有抗性的菌株共109株,之后以脱硫率为指标进行复筛,得到四株优势菌株C3、D1、SA1和SB5。初步鉴定表明,菌株C3为奈瑟氏球菌属,菌株D1为假单孢菌属,菌株SA1为恶臭假单胞菌,菌株SB5为芽孢杆菌。
优势菌株生长特性研究表明,菌株C3的最佳生长条件是:pH值为7.0,温度为35℃,溶解氧浓度为6.81mg/L;菌株D1的最佳生长条件是:pH值为6.0,温度为35℃,溶解氧浓度为5.02mg/L;菌株SA1的最佳生长条件是:pH值为7.0,温度为30℃,溶解氧浓度为6.77mg/L;菌株SB5的最佳生长条件是:pH值为7.0,温度为35℃,溶解氧浓度为5.02mg/L。单菌株的最佳接种量为10%,培养时间为22h。
单菌株脱硫试验研究表明,菌株C3、D1、SA1和SB5种子培养液的最佳接种量为8.0%。菌株C3的最佳反应条件是:温度为35℃,pH值为7.0,反应时间为6天;在最佳条件下,菌株C3的脱硫率为17.35%。菌株D1的最佳反应条件是:温度为35℃,pH值为6.5,反应时间为6天;在最佳条件下,菌株D1的脱硫率为14.69%。菌株SA1的最佳反应条件是:温度为32℃,pH值为7.0,反应时间为6天;在最佳条件下,菌株SA1的脱硫率为18.02%。菌株SB5的最佳反应条件是:温度为35℃,pH值为7.0,反应时间为6天;在最佳条件下,菌株SB5的脱硫率为15.77%。
优势菌株组合试验表明,菌株C3+SA1混合培养后的脱硫效果最好。该混合菌株的最佳生长条件是:pH值为7.0,温度为35℃,混合菌液接种量为6%。混合菌株脱硫的最佳条件是:反应温度为35℃,反应pH值为7.1。在最佳反应条件下,混合菌株第8天时的全硫去除率为30.89%。
同时,本文通过优化产酶活能力对黄孢原毛平革菌进行驯化,选择胞内酶和胞外酶活性强的菌株A1作为高效菌株进行了白腐菌煤炭脱硫试验。菌株脱硫试验表明,黄孢原毛平革菌脱硫的最佳反应条件是:pH值为4.5,孢子接种浓度为1×105个/mL,摇床转速为120 r/min,表面活性剂Tween80的加入量为0.8%。在最佳反应条件下,菌株在第18天时全硫脱硫率为28.79%。煤炭中2.66%的硫可以被脱除,其中硫化铁硫的去除率为37.02%,硫酸盐硫的去除率为85.53%,有机硫的去除率为12.42%。