[发明专利]一种闭路循环微生物脱硫及回收单质硫的方法

说明书

本发明属于绿色环保产业，应用于三废环保净化领域，涉及一种用于闭路循环微生物脱硫及回收单质硫的方法，含硫工业气体（如沼气、天然气、煤化工工艺气、炼厂气或含硫工业废气等）的生物脱硫处理的工艺，通过化学吸收、生物氧化、单质硫回收、膜分离、厌氧还原等工序，实现生物脱硫闭路循环、最大化回收单质硫、废气达标排放、废液近零排放的目的，利用本发明的处理方法，不仅能够满足生物脱硫要求，还能够解决硫化物氧化产单质硫及强化分离的难题，适合应用于沼气、天然气、煤制气、炼厂气、含硫工业废气等工业化大规模工程应用。

技术领域

本发明属于绿色环保技术，应用于环保净化领域，具体涉及一种用于大中型沼气工程的沼气脱硫、天然气、页岩气、煤化工工艺气以及炼厂催化干气、制药、化肥、印染、啤酒等工业含硫废气等含有硫化氢的气态流体的净化处理方法。

背景技术

沼气、天然气、页岩气、煤化工工艺气等有效燃料气及炼厂催化干气、制药、化肥、印染、啤酒等工业含硫废气等存在不同程度的硫化氢，由于硫化氢恶臭、有毒气体的存在，对金属管道、储气柜和用气设备具有很强的腐蚀性，若直接燃烧排放二氧化硫，造成对大气的污染，因此需对其进行净化处理。常见硫化氢净化脱除的方法包括干法、湿法和生物法。干法有金属氧化物法、氧化法及吸附法，常适用于低含硫气体的处理，其设备简单，但设备比较庞大，且需多个设备切换操作。湿法脱硫根据吸收机理的不同，又分为化学吸收法、物理吸收法。湿法脱硫流程复杂、投资大，适合于气体处理量大、H₂S含量高的场合。而微生物法具有操作简单、费用低、实用性强等优点，是替代化学物理方法的最佳选择。在国内外大力提倡低碳经济和日益严格环保排放要求的大趋势下，生物法脱硫作为含硫气体一种新的净化手段，具有较好的发展前景。

气体生物脱硫及硫回收是基于生物硫氧化原理建立起来的以单质硫回收为目标湿法硫化氢脱除方法，具有生物催化剂可再生、生物单质硫不易堵塞等优点。选用不同的菌种可以分别实现对无机硫、有机硫和工业气体中含硫化合物的脱除。生物脱硫在单质硫和硫容等指标上具有明显优势，但对生物脱硫的单质硫转化率、碱消耗量、容积负荷等指标提出了较高要求，仍需在硫氧化高效菌、生物脱硫反应器、工艺控制策略等方面取得技术突破。

目前气体生物脱硫及硫回收原理为碱液化学吸收气相中硫化氢，在好氧环境、硫杆菌生物催化作用下，硫化物生物氧化为单质硫，并再生出碱液。由于生物脱硫工艺过程不可避免的产生硫酸盐副产物（3%~10%），为防止硫酸盐的聚集，需要从生物反应器中引出小股连续物流外排，并加入碱液（如氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠）进行补充。硫酸盐废液的定期排放带来单质硫资源的损失，是生物脱硫工艺当前面临的重要难题之一。现有技术针对生物脱硫工艺生产废水主要来自生物反应滤液（主要是硫酸盐，3%~10%），经三效蒸发器蒸发、结晶系统处理后制成硫酸钠外售，基本做到废水不外排。但蒸发结晶工艺带来高昂的设备投资与运行能耗成本等问题，不符合当前节能环保产业的要求。从硫酸盐废液中回收硫资源，以期达到最大限度的回收单质硫，实现生物脱硫闭路循环、废气达标排放、废液近零排放成为符合当前国家环保产业发展理念、适应国家生态文明建设的宗旨的亟待解决的重要课题。