專利名稱：一種生物活性碳及利用其去除油田儲(chǔ)油罐中H₂S的方法
—種生物活性碳及利用其去除油田儲(chǔ)油罐中H2S的方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明公開了一種生物活性碳及利用該生物活性碳去除油田儲(chǔ)油罐中H2S的方法。
背景技術(shù)：
生物活性炭是以顆?；钚蕴繛檩d體富集微生物后可形成生物膜，通過(guò)生物膜的生物降解和活性炭的吸附作用可去除污染物，同時(shí)生物膜還可生物降解活性炭吸附的部分污染物使活性炭再生，從而大大延長(zhǎng)了活性炭的使用周期。但目前生物活性炭的應(yīng)用主要集中在飲用水的凈化處理領(lǐng)域。
隨著石油化工業(yè)的發(fā)展，石化企業(yè)的惡臭污染日益嚴(yán)重，特別是含有硫化氫的惡臭氣體危害更加顯著。去除硫化氫的方法一般采用物理化學(xué)法，如吸附法、吸收法、氧化法等。雖然這些方法在國(guó)際上已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，并且積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，但是，它們都存在著投資大、高能耗以及產(chǎn)生二次污染等缺點(diǎn)，不符合環(huán)保要求。油田生產(chǎn)區(qū)分布有許多大型儲(chǔ)油罐，罐中釋放出的H2S對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作人員的身心健康及周圍環(huán)境造成了嚴(yán)重的危害。但是，目前還沒(méi)有一種專門針對(duì)油田儲(chǔ)油罐硫化氫污染的有效解決方法。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種生物活性碳，該生物活性碳主要用于去除污染氣體中的硫化氫。
為此，本發(fā)明提供的生物活性碳，該生物活性碳包括改性活性碳和吸附在改性活性碳上的硫酸鹽氧化菌，其特征在于，所述生物活性碳采用下述方法制備
步驟一，制備改性活性碳
將干燥活性碳用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的NaOH溶液浸泡24小時(shí)后，在110°C溫度下干燥浸泡后的活性碳制得改性活性碳；
步驟二，選育硫酸鹽氧化菌
( I)將取自污水處理廠回流污泥中的活性污泥加入到液體培養(yǎng)基M1中后在30°C恒溫條件下振動(dòng)培養(yǎng)3飛天，得到菌液，其中活性污泥與液體培養(yǎng)基M1的體積比為I :10 ；
所述液體培養(yǎng)基M1的配方為
蒸餾水IOOmL;
Na2S2O3 0. 5g ；
NH4Cl :0. Olg;
NaHPO4 · 12Η20 :0· 05g ;
MgCl2 · 6Η20 :0· 02g ;
NaHCO3 0. Ig ；
(2)將菌液在富集營(yíng)養(yǎng)基M2中連續(xù)轉(zhuǎn)接培養(yǎng)直至培養(yǎng)液的吸光度值為O. 6^0. 8 時(shí)，所得的培養(yǎng)液為硫酸鹽氧化菌液；在轉(zhuǎn)接培養(yǎng)過(guò)程中，第一次接入到富集營(yíng)養(yǎng)基M2中的待培養(yǎng)菌液為步驟(I)得到的菌液，以后每次接入到富集營(yíng)養(yǎng)基M2中的待培養(yǎng)菌液為上一輪培養(yǎng)的菌液，并且，每次所加的待培養(yǎng)菌液與富集營(yíng)養(yǎng)基M2的體積比為1 9 ;每次在 30°C條件下振動(dòng)培養(yǎng)3飛天后檢測(cè)培養(yǎng)液的吸光度；
所述富集營(yíng)養(yǎng)基M2的配方為
蒸餾水IOOmL;
Na2S2O3:1 g、
NH4Cl :0.2g、
K2HPO4 :0. 3g、
MgCl2 · 6H20 0. 05g、
CaCl2 0. 02g ；
pH 為7±0.5;
步驟三，改性活性碳吸附硫酸鹽氧化菌并馴化
首先，將改性活性碳填充于柱中；
接著，在填充有改性活性碳的柱中循環(huán)滴加含有NaS2的硫酸鹽氧化菌液，直至柱流出液的NaS2去除率A彡90% ；
然后，向柱中連續(xù)通入含有H2S氣體的空氣直至柱排出氣體中的H2S去除率 B 彡 95% ；
最后，將柱中的填充物在20_40°C條件下干燥至其含水率為3(Γ40%即得生物活性碳;
其中=NaS2去除率A的計(jì)算如(式I)所示
A = (° , ( X 100% (式 I)(O
(式I)中CQ為含有NaS2的硫酸鹽氧化菌液中NaS2的摩爾濃度；
C’為柱流出液中NaS2的摩爾濃度；
H2S去除率B的計(jì)算如(式2)所示
B =差^· X 100% (式 2 )go
(式2)中g(shù)(l為柱進(jìn)口處氣體中的H2S的摩爾濃度；
g’為柱排出氣體中H2S的摩爾濃度。
優(yōu)選的,上述的活性碳的粒徑為O. 5mm-lmm。
優(yōu)選的，上述含有NaS2的硫酸鹽氧化菌液中的NaS2質(zhì)量濃度為5mg/L。
優(yōu)選的，上述通入柱中的含有H2S氣體的空氣中H2S氣體的濃度為lmg/L，且通氣量為 O. 5L/min。
本發(fā)明提供的生物活性碳是在活性炭表面及孔隙中生長(zhǎng)大量的硫氧化細(xì)菌，利用改性活性炭吸附H2S和硫氧化細(xì)菌對(duì)H2S進(jìn)行轉(zhuǎn)化對(duì)污染氣體中的H2S氣體進(jìn)行去除，其轉(zhuǎn)化反應(yīng)式如(式3)所示
H2S+02=H20+S (式 3)
該生物活性炭具有對(duì)H2S具有很強(qiáng)的吸附和轉(zhuǎn)化能力，對(duì)污染氣體中的H2S具有很好的去除效率。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述生物活性碳去除油田儲(chǔ)油罐中H2S的方法， 具體是將填充有生物活性碳的裝置放在油田儲(chǔ)油罐口，利用生物活性碳吸附從儲(chǔ)油罐中排出的氣體中的H2S,所述裝置底部開設(shè)有進(jìn)氣孔。
在去除過(guò)程中每f 2個(gè)月于裝置中的生物活性碳上噴灑營(yíng)養(yǎng)液，該營(yíng)養(yǎng)液的配方為
蒸餾水IOOmL;
Na2S2O3 0. 5g ；
NH4Cl 0. Olg ；
NaHPO4 · 12H20 0. 05g ；
MgCl2 · 6H20 0. 02g ；
NaHCO3 0. Ig0
上述裝置為筒式裝置，該所述筒式裝置的外壁上設(shè)有搭耳；所述筒式裝置上部設(shè)有筒蓋，該筒蓋的側(cè)壁開設(shè)有排氣孔。
優(yōu)選的，生物活性碳在上述筒式裝置中的填充厚度為筒式裝置高度的三分之二。
本發(fā)明提供的油田儲(chǔ)油罐中H2S的去除方法具有下列特點(diǎn)
(I)活性炭改性與微生物處理相結(jié)合，在常溫條件下即能達(dá)到良好的有毒有害氣體的去除效果，且效果持久。
(2)改性活性炭能夠顯著提高對(duì)有毒有害氣體H2S的吸附容量，所吸附的H2S作為營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)供給微生物，使得微生物生物膜有穩(wěn)定的基質(zhì)供給，提高了 H2S的去除效果，其去除率為90%以上，這樣使活性碳在不需要再生的情況下可在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)維持較高的去除效率。
以下結(jié)合附圖
與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
圖I為筒式裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明公開的生物活性碳的制備方法為在填充有改性活性碳的柱(內(nèi)徑為5cm， 高30cm的有機(jī)玻璃柱或其他器皿中循環(huán)滴加含有NaS2的硫酸鹽氧化菌液，直至柱流出液的NaS2去除率A彡90%,接著向柱中按照O. 5L/min的通氣量連續(xù)通入含有H2S氣體的空氣 (H2S的濃度為lmg/L)進(jìn)行馴化，檢測(cè)柱排出氣體中H2S去除率B ^ 95%時(shí)，生物活性炭馴化結(jié)束；將柱中的填充物在2(T40°C條件下干燥使其含水率在3(Γ40%即得生物活性碳。其中含有NaS2的硫酸鹽氧化菌液中的NaS2質(zhì)量濃度為5mg/L ；NaS2去除率A的計(jì)算如(式I) 所示
權(quán)利要求
1.一種生物活性碳，該生物活性碳包括改性活性碳和吸附在改性活性碳上的硫酸鹽氧化菌，其特征在于，所述生物活性碳采用下述方法制備步驟一，制備改性活性碳將干燥活性碳用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的NaOH溶液浸泡24小時(shí)后,在110°C溫度下干燥浸泡后的活性碳制得改性活性碳；步驟二，選育硫酸鹽氧化菌(1)將取自污水處理廠回流污泥中的活性污泥加入到液體培養(yǎng)基M1中后在30°C恒溫條件下振動(dòng)培養(yǎng)3飛天，得到菌液，其中活性污泥與液體培養(yǎng)基M1的體積比為I :10 ；所述液體培養(yǎng)基M1的配方為蒸懼水IOOmL ；Na2S2O3 :0· 5g ；NH4Cl 0. Olg ；NaHPO4 · 12H20 0. 05g ；MgCl2 · 6H20 0. 02g ；NaHCO3 0. Ig ；(2)將菌液在富集營(yíng)養(yǎng)基M2中連續(xù)轉(zhuǎn)接培養(yǎng)直至培養(yǎng)液的吸光度值為O.6^0. 8時(shí)，所得的培養(yǎng)液為硫酸鹽氧化菌液；在轉(zhuǎn)接培養(yǎng)過(guò)程中，第一次接入到富集營(yíng)養(yǎng)基M2中的待培養(yǎng)菌液為步驟(I)得到的菌液，以后每次接入到富集營(yíng)養(yǎng)基M2中的待培養(yǎng)菌液為上一輪培養(yǎng)的菌液，并且，每次所加的待培養(yǎng)菌液與富集營(yíng)養(yǎng)基M2的體積比為1 9 ;每次在30°C條件下振動(dòng)培養(yǎng)3飛天后檢測(cè)培養(yǎng)液的吸光度；所述富集營(yíng)養(yǎng)基M2的配方為蒸懼水IOOmL ；Na2S2O3 :lg、NH4Cl 0. 2g、K2HPO4 0. 3g、MgCl2 · 6H20 0. 05g、CaCl2 0. 02g ； pH 為7±0. 5 ；步驟三，改性活性碳吸附硫酸鹽氧化菌并馴化首先，將改性活性碳填充于柱中；接著，在填充有改性活性碳的柱中循環(huán)滴加含有NaS2的硫酸鹽氧化菌液，直至柱流出液的NaS2去除率A彡90% ；然后，向柱中連續(xù)通入含有H2S氣體的空氣直至柱排出氣體中的H2S去除率B ^ 95% ； 最后，將柱中的填充物在20-40°C條件下干燥至其含水率為3(Γ40%即得生物活性碳； 其中=NaS2去除率A的計(jì)算如(式I)所示 (式I)中=Ctl為含有NaS2的硫酸鹽氧化菌液中NaS2的摩爾濃度；C’為柱流出液中NaS2的摩爾濃度；H2S去除率B的計(jì)算如(式2)所示B = go~^ xi00%(式 2) g0(式2)中g(shù)(l為柱進(jìn)口處氣體中的H2S的摩爾濃度； g’為柱排出氣體中H2S的摩爾濃度。
2.如權(quán)利要求I所述的生物活性碳，其特征在于，所述的活性碳的粒徑為O.5mnTlmm。
3.如權(quán)利要求I所述的生物活性碳，其特征在于，所述含有NaS2的硫酸鹽氧化菌液中的NaS2質(zhì)量濃度為5mg/L。
4.如權(quán)利要求I所述的生物活性碳，其特征在于，所述通入柱中的含有H2S氣體的空氣中H2S氣體的濃度為lmg/L，且通氣量為O. 5L/min。
5.一種利用權(quán)利要求I所述的生物活性碳去除油田儲(chǔ)油罐中H2S的方法，其特征在于， 將填充有生物活性碳的裝置放在油田儲(chǔ)油罐口，利用生物活性碳吸附從儲(chǔ)油罐中排出的氣體中的H2S,所述裝置底部開設(shè)有進(jìn)氣孔。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在去除過(guò)程中每f2個(gè)月于裝置中的生物活性碳上噴灑營(yíng)養(yǎng)液，該營(yíng)養(yǎng)液的配方為蒸懼水IOOmL ；Na2S2O3 :0· 5g ；NH4Cl 0. Olg ；NaHPO4 · 12H20 0. 05g ；MgCl2 · 6H20 0. 02g ；NaHCO3 0. Ig0
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述裝置為筒式裝置，該所述筒式裝置的外壁上設(shè)有搭耳；所述筒式裝置上部設(shè)有筒蓋，該筒蓋的側(cè)壁開設(shè)有排氣孔。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，生物活性碳在筒式裝置中的填充厚度為筒式裝置高度的三分之二。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生物活性碳及利用其去除油田儲(chǔ)油罐中H2S的方法，以有效去除油田儲(chǔ)油罐中的H2S污染氣體。所公開的生物活性碳由經(jīng)氫氧化鈉溶液改性的活性碳和吸附在該改性活性碳上的硫酸鹽氧化菌組成；利用上述生物活性碳去除儲(chǔ)油罐中H2S氣體時(shí)，將填充有上述生物活性碳的裝置放置在儲(chǔ)油罐口，利用改性活性碳的吸附作用和微生物的降解作用對(duì)由儲(chǔ)油罐中的H2S進(jìn)行去除，去除過(guò)程中改性活性碳吸附的H2S可作為微生物的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)，這樣活性碳無(wú)需再生即可在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持對(duì)H2S較高的去除效率。
文檔編號(hào)B01D53/02GK102935330SQ20121044197
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月7日
發(fā)明者劉永軍, 劉孝坤, 張愛(ài)寧 申請(qǐng)人:西安建筑科技大學(xué)