兩步生化法煙氣脫硫
Cork等已經研究了一種將 SO2 洗滌液中硫酸鹽 /亞硫酸鹽溶液轉化為單質硫的兩步法處理工藝。其生化過程是利用硫酸鹽還原菌的無氧呼吸作用和和產硫菌的光合作用而將硫酸鹽 /硫化物轉化為單質硫。第一步 , 在嚴格厭氧條件下 , 通過利用乙酸硫酸鹽還原菌 (Desulfobacter postgateii) 使硫酸根轉化為硫化氫 (式 3和式 4)。第二步 , 硫化氫通過嚴格厭氧光能自養微生物泥生綠菌 (cblorbium li m icola) 轉化為單質硫 (式 5)。圖3為該工藝流程圖。
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其反應式為:
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第一步反應中所需要的 CH3 COOH大約有 25%來源于第二步的暗反應 , 即通過循環過程返回到第一步 , 這意味著在穩定反應階段必須提供 75%的CH3 COOH。
對于第二步反應而言 , 有人利用化能無機營養菌無色硫細菌 ( T1biobacillus ferrooxidans) 來代替厭氧光合菌而將 H2S轉化為單質硫 , 即在有氧的條件下, 將 H2S轉化為單質硫。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進行了利用反硝化菌 ( T1denitrif icans) 在厭氧攪拌反應器中脫硫研究 , H2S的去除率可高達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產生于第一個生化反應過程 , 而生化反應還原 SO2 生成 H2S后進入化學吸收單元。在化學吸收單元中 , 在 pH =1.3條件下 , 硫酸亞鐵氧化 H2S產物為硫酸亞鐵 , 同時產生單質硫。
H2S + Fe(SO4)3——>2FeSO4 +H2SO4 + SO(6)
通過固液分離回收硫后 , 硫酸亞鐵溶液進入微生物氧化反應器 , 在反應器內 , 嗜酸微生物T1ferrooxidans 將 Fe2+氧化為 Fe3+。
Pagella等指出 , 與懸浮細胞反應器相比 ,利用固定化 T1ferroox idans, 使固定床反應器的氧化離子速率高 5倍 (3.6g/ (Lh)。在體積大約為 60m3的反應器中 , 氣流流量為 120000m3/h, 在 0.5ppm的 H2S濃度下 , pH起了關鍵性作用。pH的這種關鍵性作用體現在控制氧化硫菌屬 (T1biobacillussp.) 的增長速率和體系中物質的溶解率。與傳統的 H2S去除過程 (如 Claus工藝 ) 相比 , 這種方法的優點體現在適宜的壓強 , 溫度條件 (特別是生化過程)。此外 , 運行費用低且反應過程處于封閉狀態 , 不需要化學物質的輸入并且幾乎不產生廢物。
Buisman和 Prins在此方法的基礎上提出了一種關于煙道氣脫硫的改良工藝。這種方法包括一步 SO2吸收過程 , 兩步生物過程。第一步是一個化學過程 , 以硫酸鹽 /硫化物 /亞硫酸氫鹽形式的溶液吸收 SO2 , 然后通過生物方法轉化為 H2S。在第一步生物過程中 , 硫酸鹽轉化為硫化氫。第二步生物過程 , H2 S通過無色硫細菌轉化為硫。在這個過程比以前的物理化學方法成本低 , 而且 SO2的去除率達 98%。除了石膏或廢物吸附劑 , 產生的硫還能被工廠再利用。
日本 Dowa礦業公司已經將此方法應用在日本卡薩卡的關于硫化氫處理的 Barite工廠 , 總費用是Caustic Soda吸附法的1/3。在印度 , Nagpur國家環境研究所 (NEER I) 對該工藝進行了改進。他們利用循環固定 T1ferrooxodans 生物反應器(RBRC) , 能夠有效地減少生物反應器中的沉淀問題。該工藝已經通過含 4.5%H2S的天然氣處理測試 , 達到了99%的H2S去除率。但是如果產生的硫不能及時從系統中去除則會影響 H2S的去除效率。
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