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污泥厌氧发酵是一种很好的回收污水中能源的好方法,但在发酵过程中由于硫酸盐还原菌的作用,导致厌氧发酵产生的沼气中含有一定浓度的H2S(200-20000ppmv)。生物滴滤池结构简单,运行成本较低。是一种净化沼气较理想的方法,但H2S处理效率不高,易因S2-不完全氧化生成硫单质积累,造成填料床堵塞,严重影响生物滴滤池使用寿命。本实验选取了三个独立的变量(气体空床停留时间、硫化氢浓度和氧硫比)通过响应面法对脱硫过程进行模拟,通过对模型的敏感性分析比较三个变量及其交互作用对脱硫效率和硫酸盐生成比例的影响,并判断脱硫过程中的主要限速步骤,进一步加深对沼气脱硫过程的理解,并进行双标准(负荷和去除效率)优化,在尽可能脱硫效率最大化的同时,维持一定的负荷。本试验还考察了生物滴滤池在停止进气时对于生物填料床内积累的硫单质的氧化作用,以及硫单质积累对于硫化氢处理效率、硫酸盐生成比例以及填料床孔隙率的影响。在此基础上,利用高通量测序鉴定了本系统内的主要菌群。本研究主要结论如下:(1)当S2-浓度超过220 mg/L对硫氧化细菌有抑制作用。传质过程是脱硫过程的限速步骤。当氧硫比较低时,不仅硫酸盐生成比例非常低,而且还会影响硫化氢去除效率。(2)通过对响应面法数据拟合得到了硫化氢去除率的二阶方程: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。通过对模型的显著性分析发现,在相同负荷变化下,EBRT对去除率的影响明显高于H2S浓度和氧硫比的,降低EBRT比提高硫化氢浓度对硫化氢处理效率的影响更大。EBRT的降低对浓度较大的气体的脱硫效率影响更大。提高氧硫比可以有效提高硫化氢处理效率,且当H2S浓度越大,EBRT越短时处理效率提高越明显。通过对响应面法试验数据拟合得到了硫酸盐生成比例的二阶方程:S-SO42-/S-H2Sremoved=30.61-0.039×CH2S+11.28×EBRT+19.36×O/S+6.78×EBRT×O/S+3.27×CH2S2。通过对模型的敏感性分析发现,氧硫比和EBRT对硫酸盐生成比例影响较大。交互作用表明,EBRT和氧硫比的交互作用较强,EBRT越大,提高氧硫比对硫酸盐生成比例的影响也越大。(3)实验针对脱硫过程进行了双标准优化,在尽可能最大化脱硫效率的同时,维持一定的负荷。(4)高通量测序分析显示生物滴滤池内优势硫氧化菌为Halothiobacillus属(59.3%)、Stenotrophomonas属(11.62%)、Acidithiobacillus属(8.49%)和Thiomonas属(3.99%)。(5)生物硫单质积累会造成填料床孔隙率轻微下降以及硫酸盐生成比例减小,对硫化氢的去除效率几乎没有影响。当使用生物滴滤池处理H2S气体时(1000ppmv EBRT=150s O2/H2S=16),S0颗粒的生成速率为15.69 mg S-S0 h-1 L-1,而停止进气时,硫酸盐的生成速率最大为83.83 mg S-SO42-h-1 L-1。停止进气后只通纯空气法可以有效缓解生物滴滤池造成的硫单质积累问题。