生物滴濾塔對沼氣中硫化氫的去除效能研究

【摘要】：沼氣是一種綠色的可再生資源,在能源日益短缺的今天,沼氣作為一種儲備能源受到越來越廣泛的關注。但沼氣中的硫化氫不僅對人和環(huán)境危害極大,而且對管道和各種金屬儀器儀表設備等有強烈的腐蝕作用。我國環(huán)保標準也規(guī)定,對沼氣進行利用時,沼氣中硫化氫含量不得超過20mg/m~3。因此,沼氣脫硫的研究在沼氣能源回收利用中具有重要意義。其中,高效率、低污染、低能耗的生物脫硫方法成為目前研究的熱點。本文利用生物滴濾塔設備進行了沼氣脫硫的試驗研究,確定了工藝的最佳運行參數(shù),并基于此建立了BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型,確定了模型的最佳結構與參數(shù),開展了模型的仿真檢驗和預測控制應用,以期對沼氣脫硫工藝的應用推廣提供技術支持和參數(shù)指導。 通過試驗最終確定陶粒為生物滴濾塔的填料,并對陶粒滴濾塔進行了硫化氫的去除試驗,確定了反應器的最佳運行參數(shù)為:當進氣量分別為150L/h、200L/h、250L/h、300L/h時,進口H_2S濃度宜控制在800mg/m~3、650mg/m~3、400mg/m~3、300mg/m~3以內;當進口H_2S濃度分別為100mg/m~3、300mg/m~3、500mg/m~3、700mg/m~3,900mg/m~3、1100mg/m~3時,進氣量分別控制在350L/h、300L/h、200L/h、200L/h、100L/h、50L/h以內為最佳,此時對應的氣體停留時間分別為7.07s、8.24s、12.37s、12.37s、24.73s、49.46s;在進口H_2S濃度分別為300mg/m~3、500mg/m~3、700mg/m~3、900mg/m~3、1100mg/m~3時,循環(huán)液的最佳噴淋量分別為1L/h、2L/h、3L/h、4L/h、6L/h;反應器的最大進口容積負荷為130g/(·h);操作溫度控制在室溫。在上述條件下,反應器出口處H_2S濃度均低于13.1mg/m~3, H_2S去除率均在98%以上。通過在0.05m~3/h、0.10m~3/h、0.15m~3/h、0.20m~3/h四個沼氣流量下生物滴濾塔對真實沼氣的脫硫試驗得出,各流量下生物滴濾塔對H_2S的去除效果均很好,并選擇0.15m~3/h作為滴濾塔的實際運行流量。 通過考察反應器的pH值和壓降變化得到,在運行過程中,反應器的pH值在2.0~7.0之間,無需進行調節(jié),即可達到較好的脫硫效果。在掛膜期間,反應器的壓降隨掛膜時間而不斷增加,并最終趨于穩(wěn)定;穩(wěn)定運行后,反應器的壓降隨進氣量成正比增加;在整個試驗過程中,反應器的壓降一直保持在相對較低的水平,無需進行停塔反沖洗。 四種硫源利用情況的試驗表明,細菌對Na_2S_2O_3的利用情況最好,Na_2SO_3次之,再者是Na_2S,對單質S的利用情況最差。通過對各硫化物濃度變化規(guī)律的研究,推斷在微生物作用下S~(2-)的轉化過程為:S_2-→S_0→SO_3~2→SO_4~(2-)。 對生物滴濾塔去除硫化氫的過程建立了BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型,考察了模型參數(shù)對模型訓練仿真效果的影響,并確定了模型的最佳結構與參數(shù)。對最佳參數(shù)的模型進行訓練和仿真檢驗,模型的均方誤差為0.00341329,模型仿真值與對應試驗值的線性相關系數(shù)R~2為0.9965。利用模型對試驗結果進行預測,模型預測值與對應試驗值的平均絕對誤差為2.092033mg/m~3,平均相對誤差為4.215287%,兩者的線性相關系數(shù)R2為0.9988。試驗結果表明,當試驗條件在模型建立范圍內時,利用模型可以對試驗結果進行合理預測。利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型繪制進口硫化氫濃度控制曲線和氣體停留時間控制曲線,分別實現(xiàn)不同氣體停留時間條件下進口硫化氫濃度的控制和不同進口硫化氫濃度條件下氣體停留時間的控制來達到不同的處理要求,包括出口硫化氫不泄露和出口硫化氫濃度不超過20mg/m~3的環(huán)保要求。 【關鍵詞】：沼氣 硫化氫 生物滴濾塔 BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：X701.3
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-27
• 1.1 課題研究的背景9
• 1.2 傳統(tǒng)的脫硫方法9-13
• 1.2.1 干法脫硫技術9-12
• 1.2.2 濕法脫硫技術12-13
• 1.3 生物脫硫技術13-19
• 1.3.1 生物脫硫法的基本原理13-14
• 1.3.2 常見的生物脫硫方法14-18
• 1.3.3 生物脫硫法的發(fā)展趨勢18-19
• 1.4 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡19-24
• 1.4.1 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡的典型結構和基本流程19-20
• 1.4.2 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡的特點20-21
• 1.4.3 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡的缺點和改進21-23
• 1.4.4 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡的發(fā)展趨勢23-24
• 1.5 課題的來源、研究目的和意義及主要研究內容24-27
• 1.5.1 課題的來源24
• 1.5.2 課題研究的目的和意義24-25
• 1.5.3 課題的主要研究內容25-27
• 第2章 實驗材料與方法27-36
• 2.1 實驗材料、藥劑與儀器設備27-30
• 2.1.1 實驗材料27-29
• 2.1.2 實驗藥劑29
• 2.1.3 實驗儀器設備29-30
• 2.2 試驗方法30-34
• 2.2.1 生物滴濾塔反應器填料的選擇試驗30-31
• 2.2.2 生物滴濾塔對硫化氫的去除效能試驗31-33
• 2.2.3 生物滴濾塔對沼氣中硫化氫的去除效果試驗33
• 2.2.4 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡模型的建立與仿真應用33-34
• 2.3 實驗指標與分析測定方法34-36
• 第3章 生物滴濾塔對硫化氫的去除效能研究36-65
• 3.1 生物滴濾塔填料的選擇36-43
• 3.1.1 填料的物理性能36-37
• 3.1.2 各填料反應器的掛膜效果37-38
• 3.1.3 各填料反應器的凈化效果38-41
• 3.1.4 經(jīng)濟性41-42
• 3.1.5 生物滴濾塔反應器填料的確定42-43
• 3.2 生物滴濾塔對硫化氫的去除效能研究43-54
• 3.2.1 生物滴濾塔去除硫化氫過程的運行參數(shù)的試驗研究43-51
• 3.2.2 生物滴濾塔運行過程中的pH 值變化51-52
• 3.2.3 生物滴濾塔運行過程中的壓降變化52-54
• 3.3 硫化物去除機理的試驗研究54-60
• 3.3.1 對單一硫源的利用情況54-59
• 3.3.2 硫化物的轉化過程59-60
• 3.4 生物滴濾塔對沼氣中硫化氫的去除效果的試驗研究60-62
• 3.5 本章小結62-65
• 第4章 對生物滴濾塔去除硫化氫過程的 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡模 型的建立與仿真應用65-92
• 4.1 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡模型的建立65-68
• 4.2 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡模型參數(shù)的選擇68-84
• 4.2.1 訓練樣本的獲取與預處理68-73
• 4.2.2 訓練函數(shù)73-78
• 4.2.3 隱含層節(jié)點數(shù)78-82
• 4.2.4 訓練步數(shù)82-84
• 4.2.5 最佳網(wǎng)絡模型結構與參數(shù)的確定84
• 4.3 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡模型的仿真檢驗84-86
• 4.4 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡模型的預測應用86-88
• 4.5 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡模型的控制應用88-90
• 4.6 本章小結90-92
• 結論92-94
• 參考文獻94-99
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果99-101
• 致謝101

您可以在本站搜索以下學術論文文獻來了解更多相關內容

沼氣生物滴濾脫硫運行參數(shù)探討    黃安壽;曾祖剛;楊菊平;

沼氣凈化脫硫工藝的研究進展    陳沛全;曾彩明;李嫻;王德漢;

填充大孔載體的生物滴濾塔脫除H_2S的研究    李晶;倪晉仁;籍國東;

A Kind of Second-Order Learning Algorithm based on Generalized Cost Criteria in Multi-Layer Feed-Forward Neural Networks    張長江,付夢印,金梅

基于改進共軛梯度法的前饋網(wǎng)絡快速監(jiān)督學習算法    楊斌,聶在平,夏耀先,蔣榮生

人工神經(jīng)網(wǎng)絡在檢測中的應用    何祥林;

微生物脫臭研究應用進展    李莎璐;蔣文舉;金燕;魏文韞;

沼氣脫硫試驗研究    朱勇;劉保成;楊炳武;

生物法處理含H_2S氣體的研究進展    苗茂謙;宋智杰;儀慧蘭;朱永軍;喬海星;郭漢賢;

生物填料凈化處理沼氣中硫化氫試驗研究    魏泉源;肖俊華;王敏;董仁杰;

生物脫臭技術的現(xiàn)狀與展望    仉春華,王文君

沼氣生物法脫硫填料選擇的研究    王冰

生物濾池反應器脫除沼氣中硫化氫的中試研究    孫萬剛

基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的污水生化過程建模的研究    梁斌

硫化氫脫除技術研究進展    劉小群,江宏富,姚文銳

基于DSP的多通道超聲波連續(xù)測厚系統(tǒng)的研究    張艷;張海軍;

安徽省農村戶用沼氣發(fā)展現(xiàn)狀、存在問題與發(fā)展建議    劉偉偉;馬歡;朱德泉;夏萍;王繼先;伍德林;

RBF網(wǎng)絡在農業(yè)病蟲害預測中的應用研究    符保龍;

生物濾塔處理惡臭氣體H_2S的研究    賀亮;楊漢文;黃慶華;陳磊明;李秀芬;堵國成;陳堅;

沼肥在玉米生產上施用效果初探    龔傳書;李國碧;

有機固體廢棄物厭氧發(fā)酵處理的研究進展    左秀錦;鞏瀟;曹建明;蘇榮梅;王永波;

RBF神經(jīng)網(wǎng)絡在平頂山市地表水評價中的應用    李磊;孫卉;翟秋敏;郭志永;

信息技術在害蟲時空動態(tài)模擬中的應用    張帥;李琳一;袁濤;王梅玉;

基于神經(jīng)網(wǎng)絡的視覺圖像處理研究    時君偉;胡敏英;武志富;任振輝;

灰色系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡組合模型在地下水水位預測中的應用    馮羽;馬鳳山;魏愛華;趙海軍;郭捷;

瓦斯“冒大數(shù)”及其神經(jīng)網(wǎng)絡濾波器的研究    李琨;王曉東;劉會景;張云生;苗琦;

BP算法和PSO算法在神經(jīng)網(wǎng)絡中的研究    田艷兵;

基于一種改進神經(jīng)網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)手套手勢識別    王新宇;孫冠;韓冬;張婷;

基于LS-SVR的壓力傳感器溫度補償    何平;潘國峰;李琳;夏克文;趙紅東;

基于增強虛擬模型的液壓Stewart平臺遠程操作    吳強;陳娟;王占林;

中國生物質能源(沼氣)工程研究與前景展望    裴建川;張亦斌;張文;馮磊;陳偉芬;

SOFM方法在山東省17地市旅游綜合實力評價中的應用    陸相林;

石油化工企業(yè)的靜電火災隱患評估    王海榮;

中國沼氣工程發(fā)展現(xiàn)狀    裴建川;謝正苗;林伯儒;劉秀艷;

基于小波和遲滯的混沌神經(jīng)網(wǎng)絡及其應用    孫明

船用增壓鍋爐汽包水位預測控制方法研究    冷欣

基于統(tǒng)計學習理論的分類方法研究    殷志偉

計算機輔助卷煙配方設計關鍵技術研究    楊寧

保險公司債券投資研究    陳文正

新型溶劑高效吸收凈化高酸性石油天然氣技術開發(fā)研究    章建華

二硅化鉬的高溫摩擦學特性及其磨損率預測    胡小平

基于聲發(fā)射技術的聚乙烯自增強復合材料損傷模式識別研究    王旭

循環(huán)農業(yè)發(fā)展研究    劉倩

基于智能算法的滑坡穩(wěn)定性建模與分析    黃光東

湖北省農村沼氣產業(yè)化發(fā)展模式與對策研究    劉瑩玉

沼氣在無公害蔬菜中的應用研究    王路易

已建池農戶沼氣消費偏好的影響因素分析    王維薇

沼渣利用下溫室番茄及土壤環(huán)境對水氮耦合的響應    謝景歡

人機劃拳系統(tǒng)的實現(xiàn)    劉棉

泥布灣污水處理廠除臭工藝設計及研究    郭秀娟

消防單兵綜合信息采集系統(tǒng)研究    王永

BP神經(jīng)網(wǎng)絡研究與硬件實現(xiàn)    李安新

服裝產品加工成本快速估算方法研究    吳家瑞

基于HMAX模型的人臉表情識別研究    江達秀

硫化氫吸收凈化技術研究進展    張家忠,易紅宏,寧平,郝吉明

一株高效脫硫菌的分離鑒定和脫硫特性研究    貢俊;張肇銘;王玉芬;楊官娥;鄭軍;程紅兵;李保珍;

工程菌固定化生物濾池除臭效能影響研究    徐桂芹;張杰;姜安璽;

兩步法高效沼氣發(fā)電研究(英文)    龐德茂;時軍;

復合生物濾池處理含H_2S和NH_3惡臭的實驗研究    徐世杰;余光輝;徐曉軍;

高效生物滴濾塔處理化工污水含H_2S惡臭氣體實驗研究    齊國慶;劉發(fā)強;劉光利;王衛(wèi)東;

沼氣生物脫硫可控因子靜態(tài)對照實驗研究    孔垂雪;梅自力;

沼氣脫硫系統(tǒng)存在的問題及解決措施    路敦濤;楊艷紅;張振忠;

大中型沼氣工程的沼氣凈化技術研究    黎良新

沼氣生物法脫硫填料選擇的研究    王冰

豬糞尿厭氧發(fā)酵工藝及沼氣脫硫、脫碳工藝研究    戴南朗

農村地區(qū)沼氣凈化脫硫的試驗研究    宮霽暉;趙會軍;趙書華;張慶國;

畜禽養(yǎng)殖場沼氣工程產業(yè)發(fā)展探析    胡啟春;祝其麗;潘科;何明雄;李謙;

無色硫細菌氧化SRB還原硫酸鹽產物硫化氫生成單質硫    李亞新,儲江林,池勇志

生物濾池處理生活垃圾惡臭    方向平,羅永華,鄧穗兒,岑英華,孫國萍

不同生物脫臭填料生物膜成長特性    劉波,姜安璽,程養(yǎng)學,李政

曝氣生物濾池處理H_2S惡臭氣體的試驗    姜安璽,李芬,閻波,邵純紅,于清江

生物膜法控制硫化氫氣體污染的試驗研究    黃焱歆，郭靜，楊秀云，石磊

生物脫臭技術初探    吳志超，李國建，馬肖衛(wèi)

氧化鐵系脫硫劑在移動床中脫除SO_2的實驗研究    劉世斌，李存儒

惡臭污染的防治    紀樹滿

生物滴濾法凈化揮發(fā)性有機廢氣（VOCs）的研究    劉強

番禺200kW磷酸燃料電池工作原理及運行    隋靜

基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的污水水質指標軟測量方法的研究    管秋

活性污泥法污水處理過程智能建模及仿真研究    余穎

基于神經(jīng)網(wǎng)絡的污水處理過程建模及仿真的研究    崔玉理

豬場廢水脫氮與沼氣脫硫的耦聯(lián)工藝研究    陳會娟

秸稈高效沼氣發(fā)酵研究    孫麗麗

生物法處理揮發(fā)性有機廢氣的研究    饒佳家,陳柄燦,孫興福,肖靈玲

生物滴濾塔處理屠宰廢氣的試驗研究    王東偉

不同生物脫臭填料生物膜成長特性    劉波,姜安璽,程養(yǎng)學,李政

生物滴濾塔去除沼氣中硫化氫的研究    王冰;李文哲;

生物脫臭技術研究進展與展望    陳飛,袁月祥,齊云,劉曉風,廖銀章

有機廢氣(VOC)生物處理研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢    王麗燕,王愛杰,任南琪,杜大仲

生物滴濾塔處理VOCs的實驗研究    呂景;高運川;

填料篩選與表面改性提高生物滴濾塔除含H_2S廢氣能力    葛潔;張承中;劉立忠;李珊珊;

生物滴濾塔處理低濃度苯乙烯有機廢氣填料的選擇及運行功效    柳知非;高會旺;鄒愛華;蓋麗娜;衛(wèi)靜;

脫氮硫桿菌接種生物滴濾塔凈化H_2S氣體研究    張承中;邢怡;郭明菲;任靜;

生物滴濾塔填料選擇的試驗研究    齊國慶;劉光利;

高效降解菌強化生物滴濾塔降解氯苯廢氣的實驗研究    周卿偉;胡俊;張麗麗;

生物滴濾塔凈化污水廠臭氣的研究    吳昊;李慕群;

生物滴濾塔對沼氣中硫化氫的去除性能研究    王春影;李文哲;劉爽;

生物洗滌預處理煉油污水廠惡臭氣體中試研究    齊國慶;劉發(fā)強;劉光利;

污水處理中惡臭對周邊環(huán)境的污染及治理    秦琛;

高效生物除臭滴濾塔的構建及微生態(tài)學分析    劉春敬

利用微生物技術治理煤礦瓦斯的研究    余海霞

生物滴濾塔反硝化去除一氧化氮的研究    柳知非

厭氧微生物法同步脫除混合氣體中二氧化硫和一氧化氮的工藝研究    韓雅瓊

生物法脫除工業(yè)廢氣中SO_2和NO的研究    徐姣

生物滴濾塔凈化H_2S氣體的菌種篩選、填料改性及反應動力學分析    葛潔

生物滴濾法脫除煙氣中SO_2的研究    王英剛

生物膜滴濾塔凈化低濃度有機廢氣過程的測量與控制問題研究    趙明富

生物滴濾法凈化揮發(fā)性有機廢氣（VOCs）的研究    劉強

以菌糠為調理劑的餐廚垃圾好氧堆肥技術及其機制研究    鄒德勛

泡沫陶瓷填料生物滴濾塔凈化甲苯廢氣研究    秦慧娟

生物滴濾塔凈化含低濃度苯乙烯廢氣的研究    赫環(huán)環(huán)

生物滴濾塔處理揮發(fā)性含硫異味物質實驗研究    張雄軍

生物滴濾塔脫除二氧化硫的試驗研究    賈惠茗

強化生物滴濾塔處理二甲苯廢氣研究    周學霞

生物滴濾塔處理甲醛廢氣的效果研究及動力學模型驗證    劉麗

生物法凈化揮發(fā)性有機氣體的研究    劉清華

光催化組合生物滴濾塔工藝處理氯苯的初步研究    黃修行

生物滴濾塔凈化含甲苯氣體及CT探測床層試驗研究    鄭啊團

生物滴濾塔脫除SO_2降解菌的篩選及降解工藝的研究    袁博文