[发明专利]一种基于膜生物反应器用含硫磺污泥制备稀硫酸的方法

说明书

本发明涉及一种含硫磺污泥生物氧化绿色、连续、高效制备稀硫酸的资源化处理方法，属于危险固体废物资源化处置利用技术领域。本发明目的是为了彻底解决含硫磺污泥不能填埋和焚烧的行业难题，利用自养硫/铁氧化菌株(菌群)在膜生物反应器中高密度生长和高速率氧化，完成含硫磺污泥高效脱硫的无害化处置和稀硫酸快速制备的资源化利用。对于高毒性的含硫磺污泥通过水洗预处理和选育高耐受菌群，显著改善硫/铁氧化菌株的生长活性和氧化活性，大幅提高对含硫磺污泥的脱硫效率和制酸速率。产出的稀硫酸(pH0.75‑1.0)可用于碱性固废的中和反应或含重金属危废/固废的有价金属浸提回收；脱硫磺污泥则可用于砖瓦、路基和混凝土等生产。

技术领域

本发明涉及一种含硫磺污泥生物氧化绿色、连续、高效制备稀硫酸的资源化处理方法， 属于危险固体废物资源化处置利用技术领域。

背景技术

在石油炼制、天然气开采、煤制气生产和生物质气化等诸多涉能行业产生大量硫化氢气 体。这些H₂S的存在不仅造成设备和管道的腐蚀、危害人体健康、引发爆炸爆燃；其燃烧产 物硫氧化物也会造成严重酸雾和雾霾等环境污染。因此，剧毒硫化氢气体的脱除是所有涉能 行业共同面临的重大挑战。当前，应用高容量吸附剂吸收硫化氢气体，继而利用克劳斯反应 或硫磺细菌的生化反应将富集于溶液中的H₂S氧化为单质硫磺回收并同步实现吸附剂的再 生循环。利用吸附-氧化耦合工艺回收高纯度单质硫磺的同时，也不可避免得产生大量低品质 的含硫磺污泥。这些含硫磺污泥通常包含不同浓度(10％-90％，w/w)的硫磺，而且含有粉尘、 泥土、油脂、有机物、复合碱、除硫剂、杀菌剂、阻垢剂、混凝剂等多种物质。因此，该类 污泥异味重，品质差、含水率高，不能作为硫酸制造原料。另一方面，由于硫磺的可燃性， 含硫磺污泥在世界各国都被列为危险废物，受到环保部门最严厉的监管。

当前，含硫磺污泥的处理处置是固废领域面临的难题之一。由于高反应性硫磺的存在， 危废处置的主流工艺填埋和焚烧难以用于含硫磺污泥的无害化处理。近期，绿色安全、经济 高效、环境友好的微生物技术用于含硫固体、固废和危废中硫的脱除。其中，化能自养硫/ 铁氧化菌株(菌群)受到广泛关注，该菌株(菌群)通过氧化硫磺和/或亚铁获得生长繁殖所 需的能量。在好氧条件下化能自养硫/铁氧化菌株(菌群)将硫磺转化为硫酸，以此原理实现 含硫化污泥的脱硫及稀硫酸的同步合成。但对于含硫磺固体/固废的生物脱硫存在两个问题。 第一，当前的研究集中于脱硫效能的条件优化以实现含硫磺污泥的无害化处置，并没有涉及 稀硫酸的同步生物制备这一资源化利用方式。第二，当前的研究基本都是在摇瓶中小批量进 行，并没有研发适宜的生物反应器实现脱硫和产酸的规模和连续运行。因此，当前研究距离 实际应用存在很大差距。

膜生物反应器将膜技术和生物液相反应相结合，是一种新型的生物反应装置。其主要特 点是可以借助膜的截留作用提高反应器中的微生物浓度从而提高生物反应速度；另一方面， 通过膜的分离作用可以把产物和微生物分开，实现生物制备产物的连续和规模生产。将含硫 磺污泥和化能自养硫/铁氧化菌群共置于膜生物反应器之中，膜的持留功能导致硫/铁氧化菌 群的高密度生长并进而促进含硫磺污泥的高效脱硫和稀硫酸(pH0.8-1.0)的快速生成；膜 的分离功能有效的排出生成的稀硫酸为膜生物反应器内的微生物生长繁殖和硫磺氧化创造适 宜而稳定的外部环境。基于膜生物反应器的微生物氧化工艺将确保含硫磺污泥的高效、连续、 绿色生物脱硫和硫酸同步制备的资源化处理走向工业化应用。

发明内容

本发明目的是为了彻底解决危险废物含硫磺污泥不能填埋和焚烧处置的行业难题，提出 利用硫/铁氧化菌株(菌群)在膜生物反应器中高密度生长和高速率氧化，从而完成含硫磺污 泥高效脱硫的无害化处置和稀硫酸快速制备的资源化利用。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种基于膜生物反应器用含硫磺污泥制备稀硫酸的方法，，具体步骤如下：