淺析生物技術(shù)脫硫處理低濃度SO₂煙氣

摘 要：現(xiàn)階段有多種技術(shù)可以運(yùn)用于煙氣脫硫，按照物理以及化學(xué)基本原理可將其分為吸收法、吸附法以及催化法三種。這些方法都有利有弊，在實(shí)際選擇過程當(dāng)中必須結(jié)合需求進(jìn)行選擇。硫從本質(zhì)上來說是一種元素，在構(gòu)成微生物有機(jī)體過程中占據(jù)重要位置，利用微生物進(jìn)行煙氣脫硫時(shí)主要是利用微生物參與硫循環(huán)這一原理。不需要高溫、高壓、催化劑等外加條件是煙氣脫硫的明顯優(yōu)勢與特征，同時(shí)不會存在二次污染，有較強(qiáng)的實(shí)用性，其發(fā)展前景與空間相當(dāng)廣闊。

關(guān)鍵詞：生物技術(shù)；脫硫處理；低濃度SO2煙氣

中圖分類號：TQ111.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）35-0288-01

1 微生物脫硫原理

（1）化能自養(yǎng)微生物在面對二氧化硫時(shí)會發(fā)生代謝，微生物煙氣脫硫技術(shù)就是在科學(xué)應(yīng)用化能自養(yǎng)微生物的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對煙道氣中硫氧化物的有效脫除。二氧化硫硫酸鹽、亞硫酸鹽以及硫代硫酸鹽是氧化碳污染物的幾種主要形式，也就是說微生物在進(jìn)行脫硫過程當(dāng)中，主要是針對上述幾種物質(zhì)進(jìn)行。在微生物的還原作用下，可實(shí)現(xiàn)對單質(zhì)硫的有效去除。

（2）同化型硫酸鹽還原作用以及異型硫酸鹽還原作用是現(xiàn)階段微生物對無機(jī)硫化物還原作用所呈現(xiàn)出的兩種主要形式，第一種是利用微生物實(shí)現(xiàn)對硫酸鹽還原原態(tài)硫化物的轉(zhuǎn)變，然后在蛋白質(zhì)中進(jìn)行固定。第二種的硫化氫過程主要是在厭氧條件下進(jìn)行，硫酸鹽會逐步實(shí)現(xiàn)向硫化氫的轉(zhuǎn)變。脫硫弧菌、紫色硫細(xì)菌、綠色硫細(xì)菌以及氧化亞鐵硫桿菌是典型的細(xì)菌，注意脫硫細(xì)菌、排硫硫桿菌等也在上述范圍涵蓋之內(nèi)。

2 微生物脫硫工藝原理

現(xiàn)階段社會各界逐步提高對微生物與過渡金屬催化硫結(jié)合的重視程度，微生物脫硫機(jī)理以及過渡金屬離子的催化氧化機(jī)理，是微生物脫硫工藝原理所涉及到的兩個(gè)主要方面。微生物脫硫機(jī)理與微生物參與硫元素循環(huán)各個(gè)過程之間存在著不可分割的密切聯(lián)系，在此過程中無機(jī)還原態(tài)硫會逐步實(shí)現(xiàn)向硫酸的氧化，然后完成過渡金屬離子由低價(jià)態(tài)向高價(jià)態(tài)的轉(zhuǎn)化。過渡金屬離子催化氧化機(jī)理主要是將溶液中的電子進(jìn)行轉(zhuǎn)移，其中主要涉及到過渡金屬高價(jià)金屬離子的強(qiáng)氧化性。在此過程當(dāng)中亞硫酸逐步完成向硫酸的轉(zhuǎn)化。二者之間呈現(xiàn)出一種相輔相成的關(guān)系，最終順利完成脫硫的目標(biāo)。

3 脫硫微生物

（1）二氧化碳在脫硫微生物的耗氧化能自養(yǎng)菌當(dāng)中均作為碳源存在。其中能源會涉及到多種類型，一般會是不同的硫化物以及Fe2+，注意單質(zhì)硫也會在該過程當(dāng)中作為能源存在。微生物氧化硫化氫是無機(jī)硫在脫硫?yàn)樯镏兴鸬降闹饕饔谩Ｔ谠亓蛞约盁o機(jī)物充分融合的基礎(chǔ)上可實(shí)現(xiàn)對硫酸的獲取。異養(yǎng)細(xì)菌、真菌、硫化細(xì)菌以及光合硫細(xì)菌是能氧化無機(jī)硫化物微生物的幾種主要類型，在氧化過程當(dāng)中還可能會使用到貝氏硫細(xì)菌以及放線菌等。

通過相關(guān)調(diào)查與分析可以發(fā)現(xiàn)，在脫除有機(jī)硫過程當(dāng)中有機(jī)硫所起到的作用至關(guān)重要，其中主要涉及到假單胞菌屬、埃希菌屬、紅球菌屬等內(nèi)容，中性偏堿性的環(huán)境是該種有機(jī)物生存的主要環(huán)境。其他菌屬則在脫除無機(jī)硫的涵蓋范圍之內(nèi)。無機(jī)硫以及有機(jī)硫是煤炭的重要組成部分，在燃燒后其均會實(shí)現(xiàn)向氣態(tài)二氧化硫的轉(zhuǎn)變。但是在吸收液對其進(jìn)行吸收后會逐步轉(zhuǎn)化為H2SO4，酸度在整體上呈現(xiàn)出一種不斷下降的狀態(tài)。

（2）氣液傳質(zhì)需要在高溫咽氣與吸收液接觸后才可以實(shí)現(xiàn)。一般情況下，水溫會在短時(shí)間內(nèi)升高，最高可達(dá)到44℃。因此在吸收液中對各種菌屬進(jìn)行培養(yǎng)時(shí)會出現(xiàn)生長速度較慢以及繁殖能力較差的問題。假單胞菌屬、紅球菌屬以及埃希菌屬等代謝活力整體上較弱，脫硫率長期得不到有效提升。酸度較低是硫化葉菌屬以及排流球菌屬在生長繁殖過程當(dāng)中所必須滿足的條件，吸收液可從根本上實(shí)現(xiàn)對上述菌屬提出需求的滿足。所以在30～44℃的環(huán)境中，利用不斷培養(yǎng)以及馴化的方式可實(shí)現(xiàn)微生物有效生長的目標(biāo)，最終在BFGD中科學(xué)使用。

（3）在脫硫以及脫碳過程當(dāng)中，脫氮硫桿菌起到相當(dāng)重要的作用。但是在兼性厭氧脫初中并不能取得預(yù)期效果。通過不斷實(shí)踐與研究可以發(fā)現(xiàn)，部分異養(yǎng)菌在厭氧條件下脫硫能力依舊沒有被破壞。單細(xì)胞菌屬、硫化葉菌屬雖然可實(shí)現(xiàn)對二苯噻吩對有效脫除，但是需要從多個(gè)方面對其進(jìn)行綜合考慮，主要涉及到能源、酸度以及溫度等。但是還會有一定的不足存在其中，需要我們對其進(jìn)行不斷的深化與研究。

4 生物煙氣脫硫技術(shù)研發(fā)狀況

應(yīng)用微生物脫硫的研究是伴隨著利用微生物選礦的研究開始。1947年，Colmer和Hinkle證實(shí)化能自養(yǎng)細(xì)苗能促進(jìn)氧化并溶解煤炭中存在的黃鐵礦，這被認(rèn)為是生物濕法冶金研究的開始。微生物煤炭脫硫研究較早，而微生物煙氣脫硫則起步較晚。日本NKK公司、愛達(dá)荷國家工程實(shí)驗(yàn)室（INEH）電相繼開發(fā)類似工藝，處理煙氣中的S02或H2S都得了較好的效果。同年，美國能源部開始構(gòu)建同時(shí)具有脫除無機(jī)硫和有機(jī)硫的基因工程菌研究中心，期待在短期內(nèi)有所突破。

5 結(jié) 語

在不斷生產(chǎn)與發(fā)展的過程當(dāng)中，工業(yè)廢氣從數(shù)量以及種類上來說都呈現(xiàn)出逐年增加的趨勢，這是導(dǎo)致環(huán)境污染以及資源浪費(fèi)現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因。在控制環(huán)境污染以及減少資源浪費(fèi)方面，有價(jià)值的硫資源綜合回收起著不可替代的重要作用，這不僅可促使企業(yè)實(shí)現(xiàn)對自身生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的有效提升，同時(shí)也可在不斷降低綜合消耗的同時(shí)，落實(shí)國家節(jié)能減排這一戰(zhàn)略。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-11-2