兩步生化法煙氣脫硫
Cork等已經(jīng)研究了一種將 SO2 洗滌液中硫酸鹽 /亞硫酸鹽溶液轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫的兩步法處理工藝。其生化過(guò)程是利用硫酸鹽還原菌的無(wú)氧呼吸作用和和產(chǎn)硫菌的光合作用而將硫酸鹽 /硫化物轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫。第一步 , 在嚴(yán)格厭氧條件下 , 通過(guò)利用乙酸硫酸鹽還原菌 (Desulfobacter postgateii) 使硫酸根轉(zhuǎn)化為硫化氫 (式 3和式 4)。第二步 , 硫化氫通過(guò)嚴(yán)格厭氧光能自養(yǎng)微生物泥生綠菌 (cblorbium li m icola) 轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫 (式 5)。圖3為該工藝流程圖。
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其反應(yīng)式為:
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第一步反應(yīng)中所需要的 CH3 COOH大約有 25%來(lái)源于第二步的暗反應(yīng) , 即通過(guò)循環(huán)過(guò)程返回到第一步 , 這意味著在穩(wěn)定反應(yīng)階段必須提供 75%的CH3 COOH。
對(duì)于第二步反應(yīng)而言 , 有人利用化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)菌無(wú)色硫細(xì)菌 ( T1biobacillus ferrooxidans) 來(lái)代替厭氧光合菌而將 H2S轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫 , 即在有氧的條件下, 將 H2S轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫。此外 , Abma和Buisman還提出利用排硫桿菌 ( T1thioparns ) ,多能硫桿菌 (T1ver sutus )、 反硝化菌(T1denitrificans) 和氧化硫硫桿菌 (T1tbiooxidans)將部分 H2S氧化成硫元素的方法。Sublette和 Syl2vester進(jìn)行了利用反硝化菌 ( T1denitrif icans) 在厭氧攪拌反應(yīng)器中脫硫研究 , H2S的去除率可高達(dá)97%。
除了上面直接去除 H2S的氧化硫桿菌 (T.hbiobacillus) 方法外 , 還有一種類似 SO2的間接生物化學(xué)氧化脫硫的方法 , 即利用硫酸鐵溶液間接氧化 H2S。在該工藝中 , H2S產(chǎn)生于第一個(gè)生化反應(yīng)過(guò)程 , 而生化反應(yīng)還原 SO2 生成 H2S后進(jìn)入化學(xué)吸收單元。在化學(xué)吸收單元中 , 在 pH =1.3條件下 , 硫酸亞鐵氧化 H2S產(chǎn)物為硫酸亞鐵 , 同時(shí)產(chǎn)生單質(zhì)硫。
H2S + Fe(SO4)3——>2FeSO4 +H2SO4 + SO(6)
通過(guò)固液分離回收硫后 , 硫酸亞鐵溶液進(jìn)入微生物氧化反應(yīng)器 , 在反應(yīng)器內(nèi) , 嗜酸微生物T1ferrooxidans 將 Fe2+氧化為 Fe3+。
Pagella等指出 , 與懸浮細(xì)胞反應(yīng)器相比 ,利用固定化 T1ferroox idans, 使固定床反應(yīng)器的氧化離子速率高 5倍 (3.6g/ (Lh)。在體積大約為 60m3的反應(yīng)器中 , 氣流流量為 120000m3/h, 在 0.5ppm的 H2S濃度下 , pH起了關(guān)鍵性作用。pH的這種關(guān)鍵性作用體現(xiàn)在控制氧化硫菌屬 (T1biobacillussp.) 的增長(zhǎng)速率和體系中物質(zhì)的溶解率。與傳統(tǒng)的 H2S去除過(guò)程 (如 Claus工藝 ) 相比 , 這種方法的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在適宜的壓強(qiáng) , 溫度條件 (特別是生化過(guò)程)。此外 , 運(yùn)行費(fèi)用低且反應(yīng)過(guò)程處于封閉狀態(tài) , 不需要化學(xué)物質(zhì)的輸入并且?guī)缀醪划a(chǎn)生廢物。
Buisman和 Prins在此方法的基礎(chǔ)上提出了一種關(guān)于煙道氣脫硫的改良工藝。這種方法包括一步 SO2吸收過(guò)程 , 兩步生物過(guò)程。第一步是一個(gè)化學(xué)過(guò)程 , 以硫酸鹽 /硫化物 /亞硫酸氫鹽形式的溶液吸收 SO2 , 然后通過(guò)生物方法轉(zhuǎn)化為 H2S。在第一步生物過(guò)程中 , 硫酸鹽轉(zhuǎn)化為硫化氫。第二步生物過(guò)程 , H2 S通過(guò)無(wú)色硫細(xì)菌轉(zhuǎn)化為硫。在這個(gè)過(guò)程比以前的物理化學(xué)方法成本低 , 而且 SO2的去除率達(dá) 98%。除了石膏或廢物吸附劑 , 產(chǎn)生的硫還能被工廠再利用。
日本 Dowa礦業(yè)公司已經(jīng)將此方法應(yīng)用在日本卡薩卡的關(guān)于硫化氫處理的 Barite工廠 , 總費(fèi)用是Caustic Soda吸附法的1/3。在印度 , Nagpur國(guó)家環(huán)境研究所 (NEER I) 對(duì)該工藝進(jìn)行了改進(jìn)。他們利用循環(huán)固定 T1ferrooxodans 生物反應(yīng)器(RBRC) , 能夠有效地減少生物反應(yīng)器中的沉淀問(wèn)題。該工藝已經(jīng)通過(guò)含 4.5%H2S的天然氣處理測(cè)試 , 達(dá)到了99%的H2S去除率。但是如果產(chǎn)生的硫不能及時(shí)從系統(tǒng)中去除則會(huì)影響 H2S的去除效率。
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