[发明专利]一种硫化物矿物的微生物脱硫方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱除矿物或有机物中有害物质的方法，更具体地涉及一种硫化物矿物如煤炭的微生物脱硫方法，属于生物技术领域。

背景技术

硫化物矿物如煤炭作为世界上最重要的能源之一, 在我国能源消耗结构中占据最大的比重，其贡献率达到70%左右，从而在我国的国民经济和社会发展中占有极其重要的地位。

但另一方面，煤炭燃烧产生的各种排放物是大气污染的主要来源。目前，全世界范围内，煤中硫的含量一般为0.5-11%，我国煤的含硫量一般在0.38-5%，平均含硫量约为1.72%，其中：低硫及特低硫煤(含硫量小于1%)约占50.3%，低硫煤和中硫煤(含硫量在1-2%之间)占34.2%，含硫大于2%的中高硫和特高硫煤占15.5% (其中含硫量大于3%的特高硫煤占4.9%)。虽然高硫煤的比例不是很大，但是由于我国煤炭的消耗总量巨大，其绝对含量仍然很大。更为严峻的是，随着低硫煤的消耗，高硫煤的使用比例迅速上升。随之而来的是，SO2产生量也日益增多，而众所周知，SO2可产生酸雨，进而破坏生态平衡，例如：酸雨污染会造成粮食、蔬菜和水果等减产，部分受害地区农作物减产幅度达到5-10%；酸雨会危及森林，导致成片的林木死亡，部分严重地区的树木死亡率达35%；酸雨腐蚀金属和建筑材料、酸化土壤和水体......而对于人类的直接影响而言，空气中的SO2污染可引发人体呼吸系统疾病，造成人群死亡率增加(特别是肺部疾病死亡率上升)。

正是由于酸雨的严重危害，从而在工农业生产、生态环境等方面造成了巨大损失，并对严重威胁和损害了人类健康。据不完全统计，单在我国，由于酸雨和二氧化硫污染造成农作物、森林和人体健康等方面的经济损失，已由1995年的约1100多亿元上升至2005年的约6000亿元，这已成为制约我国经济和社会发展的重要负面因素。

有鉴于此，为了最大程度地消除硫化物的危害，人们对于脱除燃料、化工原料等中的硫成分以及控制SO2排放等方面进行了孜孜不倦的探索和研究，先后研发出了多种方法，例如仅就控制二氧化硫排放的方法而言，目前已经得到广泛实际运用的已有如下几种：湿法烟气脱硫技术、烟气循环流化床脱硫技术、海水脱硫技术和活性焦脱硫技术等。虽然这些工艺的脱硫率能达到70%甚至更高，但这些技术也存在诸多缺陷，例如工艺设备昂贵、安装繁琐、运行费用巨大等，这些都限制了其进一步的更广泛应用。更重要的是，这些工艺的核心专利技术均掌握在国外公司手中，这使得我国的脱硫工艺应用受制于人，尤其是在煤炭占据主要能源消耗结构的现实下，更是限制了我国煤炭工业的发展。

在控制SO2排放的多种技术之外，科研人员更将目光投到了从源头出发，力图开发通过脱除含硫矿物中的硫含量从而降低随后的SO2排放产生量的新技术和新工艺。

正是在此现状需求之下，人们开发了微生物脱硫技术。更具体而言，微生物脱硫技术，是指将细菌浸出金属的理论应用于煤炭脱硫工业的生物工程技术(也称为生物催化脱硫技术，Biodesulfurization ( BDS))，BDS是指在常温常压下利用微生物对煤炭中的各种形态的硫进行脱除的技术。该技术具有诸多优点，如反应条件温和、设备投资和操作费用低、可选择性脱除煤中各硫分等优点，这对于减少煤燃烧的污染物排放具有重大的研究意义和实际价值。

正是由于BDS的上述优点，近年来，国内外学者对煤炭微生物脱硫技术进行了大量的基础研究以及应用研究，在脱硫机理、菌种筛选培育、反应器的设计开发等方面都取得了大量具有实用性的成果，部分研究甚至进行了中试实验，例如已经存在多种述及微生物脱硫的现有技术文献：

WO9638381A公开了一种使用非搅拌表面生物反应器生物处理固体物质以除去不良化合物的方法，该方法可用于煤炭的脱硫处理；

CN1373177A公开了一种煤炭脱硫剂，其利用了富集培养的微生物菌液，从而增加了原煤中的特种微生物种群含量，进而促进了煤炭中的含硫有机物、无机物进入到生物物质循环，从而降低了煤炭中含硫量，改善了煤的质量，减少了二氧化硫的污染；

CN1699547A公开了一种从高硫油井周围被油水污染的土壤中分离得到的新菌株，该菌株可作为催化剂脱除苯并噻吩类含硫有机化合物中的硫原子，尤其适用于化石燃料，如煤炭，石油及其产品中苯并噻吩类有机杂环硫的脱除，解决了传统脱硫菌株如红球菌不能脱除苯并噻吩类有机含硫化合物中有机硫的缺点，同时具备与红球菌相同的为工业应用菌株的优良特性，是燃料油深度脱硫的有益补充，使得混合发酵脱硫成为可能，具有广阔的工业应用潜力；