[发明专利]一种将含硫化合物转化为单质硫的生物脱硫技术

说明书

技术领域

一种将含硫化合物转化为单质硫的生物脱硫技术，本发明可用于烟气、废水中含硫化合物的脱除。

背景技术

硫酸盐在厌氧环境下会产生H₂S，严重腐蚀处理设施和排水管道，且气味恶臭，严重污染大气，人吸入后会引起不良反应，严重者会有生命危险。另外硫酸盐废水排入水体会使受纳水体酸化，pH降低，危害水生生物；排入农田会破坏土壤结构，使土壤板结，减少农作物产量及降低农产品品质。目前，我国很多城市的地下水已经受到不同程度的硫酸盐污染，寻求行之有效的硫酸盐废水处理工艺早已成为环境工程界普遍关注的问题。硫酸盐废水来源广泛，许多工业废水，比如食品(糖蜜、海产品、食用油等)加工、制药、造纸和制浆废水等，都含有高浓度的硫酸盐。

在大气环境中，人类制造排放的二氧化硫已成为首要污染物，在我国尤为严重。我国最主要的一次性能源是煤炭，约占我国能源消耗量的70％。煤炭中通常含有0.25％～7％的硫，在燃烧过程中生成的SO₂随烟道气排入大气，造成酸雨。据统计，2005年全国二氧化硫排放总量为2549万吨，超过总量控制目标(1800万吨)749万吨，其中工业二氧化硫的总排放量为2168万吨。目前我国SO₂的年排放量已经超过欧洲和美国居世界首位，其中SO₂污染范围已达国土面积的40％。因此研究和开发防治SO₂污染的脱硫技术已经迫在眉睫。

H₂S是在冶金、石油化工、化学制品生产过程中常产生的工业废气之一，而且在有氧和湿热条件下，H₂S会腐蚀管道及燃烧设备。

目前脱硫技术尚存在以下瓶颈亟待突破：一是脱硫原料成本高或来源受限制，如氨法脱硫中的氨水，氧化镁法氧化镁，钠碱法中碳酸钠或氢氧化钠的消耗，石膏法中石灰石等的价格一路走高；二是不同程度的存在着二次污染问题，由于脱硫剂大部分为石灰，脱硫产物一般为亚硫酸钙，因而有再次释放SO₂的危险。

微生物烟气脱硫则是指利用自然界已存在的各种脱硫菌，通过高效生物反应器以及一体化自动控制装置达到单质硫回收和吸收液循环利用，从而有效解决SO₂的污染，实现废物资源化，并最终达到环境效益和经济效益的统一。

发明内容

本发明的目的是提供一种可将烟气、废水中含硫化合物脱除并转化为单质硫的生物技术。通过高效生物反应达到单质硫回收，从而有效解决SO₂的污染，实现废物资源化，并最终达到环境效益和经济效益的统一。

本发明技术的脱硫原理(图1)：烟气中的SO₂通过水膜除尘器或吸收塔溶解于水生成亚硫酸盐、硫酸盐；在厌氧环境及有外加碳源的条件下，硫酸盐还原菌(SRB)将亚硫酸盐、硫酸盐还原成硫化物；然后再在好氧条件下通过脱硫微生物(无色硫杆菌)的作用将硫化物转化为单质硫，再经过沉淀、分离，从而将硫元素从系统中去除。烟气生物脱硫过程可以划分为两个阶段，即SO₂的吸收过程和含硫吸收液的生物脱硫过程。

SO₂气体吸收的原理：利用微小水滴的巨大表面积完成对烟气的吸收，从而使SO₂从气相转入液相，并且主要以亚硫酸根、硫酸根的形式存在。吸收效果与吸收液的比表面积、pH、碱度、温度等有关，但主要取决于吸收液的比表面积。该过程的主要反应如下：

SO₂(气)←→SO₂(液)

SO₂(液)+H₂O←→HSO₃^-+H⁺

HSO₃^-←→SO₃^2-+H⁺

SO₃^2-+O₂→2SO₄^2-

含硫吸收液生物脱硫的原理：在厌氧环境下，富含亚硫酸盐、硫酸盐的水在硫酸盐还原菌(SRB)的作用下，其中的亚硫酸盐和硫酸盐被还原成硫化物。主要反应如下(此处以甲醇作为电子供体)：