硫化氢气体的生物脱除方法研究三

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详细信息硫化氢气体的生物脱除方法研究三

2.3 脱氮硫杆菌脱硫

脱氮硫杆菌是一种严格自养和兼性厌氧型细菌能在好氧或厌氧条件下将硫化物氧化为单质S或进一步氧化成硫酸盐。

在好氧条件下脱除H2S的原理为:用碱液吸收H2S并形成硫化物溶液然后脱氮硫杆菌以硫化物为电子供体O2为电子受体将硫化物氧化为单质S或硫酸盐其脱硫反应式为:

H2S+OH- → HS-+H2O (3)

2HS-+O2 → 2S+2OH- (4)

2S+3O2 →2SO2−442-+2H+ (5)


利用此方法进行生物脱硫为成功的是荷兰Paques公司开发的Thiopaq工艺。从1993年起该工艺就已成功用于生物气 (CH4 , CO2H2S的混合物的脱硫;后来Paques公司与Shell公司合作将其用于炼油厂尾气、天然气、克劳斯尾气等的脱硫并经过实验厂中长期处理高压天然气的实验证明了工艺运行平稳。Thiopaq工艺流程如图1所示。

Thiopaq工艺氧化硫化物生成的元素硫具有亲水性可防止堵塞和结块同时还有35%的硫化物被氧化为硫酸盐。为防止硫酸盐聚集需从反应器中连续引出一小股物料该工艺专设了硫酸盐还原段用异养硫代硫酸盐氧化菌使其成为多硫化物返回反应器促进碱液吸收。

在厌氧条件下的一步脱硫工艺过程中吸收和生物反应均在同一反应器中进行仍以碱液吸收硫化氢脱氮硫杆菌以硫化物作为电子供体NO-3作为电子受体将硫化物氧化为单质S或硫酸盐。如能控制在适宜的生态条件尤其是硫氮比 (S2-/NO-3比值) , 使硫化物氧化 (S2-→S) 和硝酸盐还原 (NO-3→N2) 两过程中的电子转移达到平衡可以实现同步脱硫、除氮及回收单质S的目标。其脱硫反应式为:

12HS-+2NO-3→ 12S+N2+6H2O (6)

5 HS-+8 NO-3+3H+ → 5 SO2−442-+4N2+4H2O (7)

Kerry选用脱氮硫杆菌 (ATCC23642) CSTR反应器进行接种采用人工配水调节进水中S2-NO3-SO2−442-NH+4的浓度对SO2−442-/H2SNO-3/H2SOH-/H2S以及生物量/H2S等参数进行探讨结果表明脱氮硫杆菌对H2S具有很高的去除率。

Gommers等人利用脱氮硫杆菌进行试验的结果表明该细菌能以废水中的NO-3为电子受体将硫化物氧化为单质S, NO-3则被还原为氮气;反应器对废水中硫化物、乙酸和NO-3的去除效果都较好负荷分别达到硫化物为23 kg/ (m3·d) 、乙酸46 kg/ (m3·d) NO3- 5 kg/ (m3·d) , 氧化生成的单质S被进一步氧化为SO2−442-的情况很少发生。试验中还发现在缺少NO-3细菌能利用单质S作为电子受体并将其还原为硫化物。

此外马艳玲等以海藻酸钙包埋脱氮硫杆菌制成的固定化微生物颗粒填充生物固定床用以净化低浓度H2S废气。实验结果表明当进气口的H2S质量浓度<60 mg/L、温度2540 ℃pH值在6.07.5生物固定床对废气中H2S的脱除率>90%, 在反应过程中pH值保持不变。元素硫作为主要产物防止了生物固定床的酸化并保证脱硫装置的稳定性。

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张十三

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