微生物脱硫

•
重金属、更高是盐浓度、更宽的pH值和温度范围，更能适应
低溶解度反应物的反应，而且要简化制备方法降低成本
总纲
1.微生物脱 硫技术概述 2.煤炭脱硫
周柳艺
冯永杰
郝理想 6.其他方 面的应用 5.在大气中 的应用
曹丹
3.在水处理 中的应用
钟雪芬
薛铖
4.石油脱硫
含硫废水的生物处理
1
2
3 4 5
含硫废水的来源及危害
煤炭脱硫 烟气道脱硫 生产废气脱硫
煤炭脱硫
煤炭里可燃硫中的无机 硫主要以黄铁矿硫（FeS2) 单个颗粒或晶体存在 脱除无机硫的微生物菌 种多为无机化能自养菌， 这类菌可以利用氧化铁和 硫等无机物获得能量，在 酸性条件下生长 脱硫最有效的微生物有 氧化亚铁硫杆菌，氧化硫 硫杆菌(T.thiooixdans)
微生物脱硫技术的展望
高效功能菌 的选育 对硫代谢途 径的控制 复合微生物 脱硫技术的 研究
随着基因技术的发展，该领域的研究将成为微生 物脱硫技术发展的基础
如何使微生物代谢硫的产物更易从反应相中分离， 或将代谢物固定在相中将是决定微生物脱硫技术 能否得到市场认可的关键 因微生物脱硫的工业化离不开微生物系统的综合 作用。因此发展多菌群、单／多相反应器的研究， 以及生化／物化法的复合技术将是工程研究人员 的关注重点，也是微生物脱硫技术市场化的关键
氧化硫硫杆菌
氧化亚铁硫杆菌
生产废气微生物脱硫
• 生产废气（含H2S） 的细菌脱硫是近年来国内外研究的一 个新课题。常用的细菌是硫杆菌属的氧化亚铁硫杆菌，脱 氮硫杆菌及排硫硫杆菌，主要利用氧化亚铁硫杆菌的间接 氧化作用，其脱硫原理如下：
利用以上工艺，沼气和炼油厂催化干气中的H2S平均 脱硫率为71.45%和46.91%
生物接触氧化
缺氧生物处理 生物固定化技术 湿地法
生物法联合化
学混凝作用两 相厌氧工艺， WAO-生物法等
2.含硫废水的处理方法
2.含硫废水的处理方法
采用物化法处理含硫废水 时,需要添加化学药品和催 化剂 ,在处理过程中需要 通空气(或氧气)加热 ,并 需要分离处理等
能耗大
物理化学处理 方法的缺点
脱硫率（%）
70~90 90 90 95~97 95~97 95~97
离心转盘物化法
排烟循环流化床法
干法 电子束照射法 石灰／石灰石 湿法 双碱法 海水脱硫
微生物脱硫
• 生物脱硫，又称生物催化脱硫(简称BDS)，生物脱硫是利 用微生物或它所含的酶催化含硫化合物（H2S、有机硫） 将其所含的硫积放出来的过程 • 利用微生物脱硫与化学和物理方法脱硫相比具有投资少、 运行成本低、能耗少、可有效减少环境污染等优点
4.生物法处理酸性煤矿废水
4.3 生物法的优势
微生物法处理酸性矿山废水具有费用低 、 适用性 强 、 无二次污染 、 可回收短缺原料单质硫等优点 ,成 为有潜力的含硫酸盐酸性矿山废水的处理方法
微生物
微生物
Fe2(SO4)3+2S H2SO4
微生物
微生物浸出脱硫法
•
该方法脱硫的优点是装置简单，只需在煤堆上面洒上含 有微生物的水，通过水的浸透，实现煤的微生物脱硫，生 成的硫酸在煤堆底部收集，达到从煤中脱去除硫
• 缺点是处理时间较长，采用这种方法处理一批煤大约需 30 d 左右，相对于大型电厂来说是不适用的，而且浸出 的废液如果不及时处理，很容易成为二次污染
目前国内常用的脱硫技术
方法
半干法 喷雾干燥法（SDA）
原理
湿状态脱硫，干状态捕捉硫酸 钙和亚硫酸钙，烟气热量干燥 雾滴水分 床中石灰石或氧化铝在流态翻 滚中吸收SO2 用电子加速器产生的高能等离 子体氧化烟气中的SO2 CaCO3+SO2+1/2O2+2H2O=C aSO4·2H2O+CO2 SO2被碱性物质，如亚硫酸钠吸 收，加入石灰或石灰石来沉淀 亚硫酸钙或硫酸钙 海水高缓冲性及海水碱性直接 吸收SO2
微生物浸出脱硫法
生物浸出法：生物浸出法是通过微生物的氧化作用将黄铁 矿氧化分解成铁离子和硫酸，硫酸溶于水后将其从煤炭中 排除的脱硫方法。 FeS2+7O2+H2O
1
微生物
FeSO4+H2SO4 Fe2(SO4)3+H2O
FeSO4+ 2 O2+H2SO4 FeS2+Fe2(SO4)3 2S+3O2+H2O
总纲
1.微生物脱 硫技术概述
周柳艺
冯永杰 2.煤炭脱硫
郝理想 6.其他方 面的应用 5.在大气中 的应用
曹丹
3.在水处理 中的应用
钟雪芬
薛铖
4.石油脱硫
煤炭脱硫 目录
概述
脱硫方法及其比较 微生物浸出脱硫法 微生物助浮脱硫法 存在问题及发展动向
概述
• 煤炭是我国最主要的一种一次能源，通常含有 0.25%~7%（质量分数）的硫
脱硫方法及其比较
• 在我国，燃前脱硫在煤的应用十分广泛。燃烧前脱硫方法： 物理脱硫法、化学脱硫法、生物脱硫法 • 这里所用的生物脱硫法主要是脱去煤中的无机硫，因有机硫 的脱硫方法还在研究中，且我国研究基础少，主要是一些国 外在研究
• 目前煤的微生物脱硫主要有以下两种方法：微生物浸出脱硫
法、微生物助浮脱硫法
• 工艺复杂，长期运行的稳定性尚待研究
4.生物法处理酸性煤矿废水
4.1 煤矿废水的危害
硫化系矿山在开采过程中所含的硫化物被氧化为硫 酸而产生的酸性矿山废水中含有高浓度的硫酸盐。含硫酸 盐酸性废水不经处理直接排入水体使受纳水体酸化，降低 pH，危害水生生物，并产生潜在腐蚀性。含硫酸盐酸性废 水也会破坏土壤结构，减少农作物产量
微生物助浮脱硫法
• 该方法是一种把煤的浮选法和微生物处理相结合的方法 • 反应机理：把煤粉碎成微粒与水混合，在其悬浊液的下面 吹起气泡，使煤和黄铁矿的微粒浮在水中，附着在气泡上 由于空气的浮力，两者一起浮在水面上不能分开。此时将
微生物放在溶液中，微生物仅能附着在黄铁矿上，于是黄
铁矿的表面变成亲水性，能溶于水，难以附着在气泡上就
处理后的气体、 液体或沉淀物等 末端产物还需再 处理
成本高
二次 污染
投加化学药品也 会引起二次污染 ,并可能存在设 备腐蚀等问题
3.生物处理方法
3.1有氧生物氧化
通过控制硫化物与氧的比例、硫化物浓度及污泥负荷 , 用无色硫细菌在有氧的条件下将硫化物氧化为单质硫及少
量硫酸盐
3.1.1 Thiopaq 工艺
4.生物法处理酸性煤矿废水
4.2 作用原理
生物法处理酸性矿山废水的基本原理就是在厌氧条 件下利用硫酸盐还原菌(Sulfate Reduction Bacteria, SRB)使SO42-还原为H2S，再用化学法或生物法将H2S氧化 为单质硫，进而从水中回收紧缺物资单质硫。由于单质硫 的回收，使处理本身产生环境社会效益的同时又具有一定 的经济效益
3.1.2 生物接触氧化法
• 又称固定式活性污泥法
• 特点：
1.对进水水质变化的适应能力较强 ,出水水质稳 定 ,污泥生成量少 ,减少产生污泥膨胀的危害
2.生物膜上的生物相丰富 ,除细菌外 ,还存在 丝状菌、多种菌属的原生、后生动物 ,容易形成 稳定的生物系
• 二段生物接触氧化法
3.1.2 生物接触氧化法
堵塞等问题
脱硫方法及其比较
（3）燃前脱硫技术主要包括通过洗选减少硫分、灰分，以 降低SO2的排放的选煤技术、水煤浆技术、型煤技术和动
力煤配煤技术等。
• 优点：选煤是洁净煤技术的源头技术， 既能脱硫又能 降灰 同时还可以提高热能利用效率 选煤的费用又远 远低于燃中和燃后脱硫
•
对于我国这样的发展中国家来说，煤的燃前脱硫，尤其 是通过选煤来降低煤的含硫量具有非常重要的意义
烟道气微生物脱硫
• 目前，烟道气脱硫技术中最为成熟的是湿法脱硫。尽管该 方法脱硫效率高，但脱硫剂用量大，运行费用高，存在二 次污染的问题。生物脱硫利用化能自养微生物对SOx 的代 谢过程，将烟道气中的硫氧化物脱除。在生物脱硫过程中 ，氧化态的污染物如SＯ２、硫酸盐、亚硫酸盐及硫代硫酸 盐经微生物还原作用生成单质硫去除 • 典型的脱硫细菌有脱硫弧菌、排硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆 菌等
不可燃 硫酸盐
成分组成
可燃
无机硫
有机硫 无机硫即黄铁矿（FeS2)，有机硫即二本噻吩和硫醇
脱硫方法及其比较
脱硫技术
煤燃烧前脱 硫
燃烧中脱硫
燃烧后脱硫
脱硫方法及其比较
（1）燃烧后脱硫技术又称烟气脱硫技术，该技术发达国家
研究的比较多
• 优点：烟气脱硫的效率较高，脱硫效果较好 • 缺点：但其一次性投资运行费用较高，为电厂的1/3左右
由于成本高，所以我国目前应用较少
脱硫方法及其比较
（2）燃烧中脱硫技术主要指向炉内喷入钙系脱硫剂的煤炭 燃烧技术和添加固硫剂的型煤技术。其中沸腾燃烧固硫方 法主要是利用脱硫剂如CaO在床层温度下热解进行固硫反 应。利用该方法脱硫，要达到较高脱硫效果Ca/S的摩尔比 必须大于10，因此提高脱硫剂的利用率，降低Ca/S比， 能实现炉内固硫和低温燃烧，从而降低SO2的排放量 缺点：燃烧中脱硫普遍存在效率不高，且有易结渣、磨损和
1993年，荷兰 Paques 公司首次使用 Thiopaq工 艺
T E X T
工艺的核心是一个气升式生物反应器 ,在该反应 器中，硫细菌在接近常温常压条件下将硫化物氧化 成单质硫 采用稀 Na2CO3 溶液吸收 H2S 生成 NaHS,与常规方 法利用NaOH溶液吸收 H2S 相比 ，避免了对吸收液 的二次处理，节省了费用
3.生物处理方法
3.2 缺氧生物处理
1、光合细菌进行厌氧氧化，将硫化物氧化为单质硫去除
2、反硝化细菌（需要加硝酸盐） 3、绿硫菌(GSB) 和Tygon 材质管固定膜连续流光生物反应 器处理含H2S废水
3.3 其它生物处理技术
• 生物固定化技术：德国科技工作者将降解硫磷等 9
种农药的酶 ,以共价结合法固定于多孔玻璃及硅珠 上 ,制成酶柱处理硫磷废水 ,去除率可达 95 %以 上，且酶活性无明显损失
微生物脱硫技术
microbe antisulfide technique
第一小组：周柳艺、曹丹、冯永杰、 钟雪芬、薛铖、郝理想
总纲
1.微生物脱 硫技术概述 2.煤炭脱硫
周柳艺
冯永杰
郝理想 6.其他方 面的应用 5.在大气中 的应用
曹丹
3.在水处理 中的应用
钟雪芬
薛铖
4.石油脱硫
十二五规划
1.2010年二氧化硫排放总 量为2267.8 万t/a、年均 浓度为 40 μ g/m3，到 2015 年，重点区域二氧 化硫排放量下降 12% 2.深化二氧化硫污染治理 的措施 火电行业 钢铁、石化等非电行业 的烟气
废浆
固液分离 干燥 清洁煤
微生物脱硫存在的问题
1.加工前破碎煤的费用高
2.微生物繁殖慢，反应时间长，一般需要几天或几周，而细菌浸出 可达几个月，难以保证脱硫工艺的稳定性，需开发高效率的连
续工艺，提高微生物稳定性
3.微生物和生物催化剂对温度十分敏感，在大规模生产中，传热问 题是个非常棘手的问题 4.脱硫后的硫氧化产物需进一步处理，且费用高 5.煤是一种非均质物质，对于煤中有机硫的监测还缺乏一种确定的
下沉到底部，从而把煤和黄铁矿分开
微生物助浮脱硫法
• 优点：反应时间短，脱硫时间只需数分钟，可处理大量 煤。此外该法在把煤中黄铁矿脱硫时，灰分也可同时沉底 ，所以也具有脱去灰分的作用。所以这种方法在微生物脱 硫中应用较多
工艺流程图
原煤 粉碎、过筛
微生物 疏水剂 捕集剂
煤浆 微生物预处理煤浆 浮现煤浆 微生物浮选脱硫装置 煤浆 清洁煤浆 污水处理 污水
危害
含硫废水中含有大量的硫化物，有臭味，具有较强 的毒性和腐蚀性，直接排放会对环境造成极大的污染，
排至污水管道也会影响废水构筑物的正常运转
2.含硫废水的处理方法
物理化学处理 加氯法 中和法 曝气法 氧化法 沉淀法 气提法 湿式空气氧化法 超临界水氧化法 树脂法 生物处理
物化-生物 联用处理
有氧生物氧化
含硫废水的处理方法 生物处理方法
生物法处理酸性煤矿废水
总结
1.含硫废水的来源及危害
1 2
化工 制药
3
石油
4
制革
主要 来源
印染
5
6
造纸
1.含硫废水的来源及危害
1.含硫废水的来源及危害
在水中的存在形式
水中硫化物包含溶解性的H2S、HS­和S2-，酸溶性的金 属硫化物，以及不溶性的பைடு நூலகம்化物和有机硫化物
方法
6.煤炭中某些杂质对微生物的毒性会抑制微生物的生长劲和代谢
发展方向
针对以上问题，考虑从以下方面来解决：选育训化高效脱硫 菌，利用遗传工程学的原理构建对脱硫有特殊效果的工程菌 对脱硫液进行综合处理回收，实现无废排放，防止二次污染 • 微生物脱硫的焦点主要集中在菌种的开发上。目前的方向是 通过遗传工程来改进微生物和酶的性质，使之能承受更多的