[发明专利]将硫氢化物转化为单质硫的工艺

说明书

本发明涉及一种用于在包含硫化物氧化细菌的水溶液中将硫氢化物转化为单质硫的工艺的控制方法，其中通过如下方式控制所述工艺：在电化学电池的阳极电极和阴极电极之间或者在阳极电极和参比电极之间施加电位，从而在阴极电极和阳极电极之间产生电流，测量由电化学电池所测量的电流，以及响应于所测电流来调整工艺。转化硫氢化物的工艺可包括以下步骤：(a)在水溶液中使硫氢化物与氧化的硫化物氧化细菌接触，和单质硫，(b)氧化该还原的硫化物氧化细菌，(c)在步骤(a)中使用步骤(b)中获得的氧化的硫化物氧化细菌，以及(d)从步骤(a)和/或步骤(b)中获得的水溶液中分离单质硫。

本发明涉及在包含硫化物氧化细菌的水溶液中将硫氢化物(bisulphide)转化为单质硫的工艺的控制方法。

EP0958251B描述了一种生物处理含有硫化物的苛性碱水溶液的工艺。在硫化物氧化细菌存在下，硫化物部分转化为单质硫，并且部分转化为硫酸盐。根据该公开物，在氧气受限的情况下(即在DO(溶解氧)值至少低于0.1mg·L^-1)或在高硫化物加载速率下，硫化物微生物氧化为单质硫。在后一种情形中，生物质过度加载，并且作为中间产物形成硫。在低于250mg硫化物L^-1·h^-1的加载速率下，在增加的DO值下，硫化物氧化细菌倾向于生成不希望的硫酸盐而不是生成硫，因为硫酸盐的形成为微生物生长提供了更多的能量。出于工艺稳定性，工艺优选地不在“过度加载条件”下运行。因此，需要化学计量的氧气供应以便将所有硫化物氧化成单质硫。由于当前可用的氧气传感器的检测极限为约0.1mg·L^-1，因此它们不适合作为测量装置，因此在EP0958251B中描述了另一个参数。所述的控制氧气供应的方法是通过测量溶液的氧化还原(还原-氧化)电位。氧化还原电位是溶液接受或给予电子的倾向性的量度。该公开物描述了在硫化物氧化生物反应器中，实测的氧化还原电位主要由硫化物浓度决定。当氧化还原电位表明较高的硫化物含量时，通过添加较多的氧气来控制该工艺，反之亦然。

如EP0958251中所述的使用氧化还原电位的控制方法已证明是非常有用的控制所述工艺的工具，例如在小时尺度上。该方法的缺点是它不提供关于硫化物氧化细菌本身的生物活性的任何信息。可能的是，看起来恰当地将工艺控制在了氧化还原设定点之内，同时硫化物氧化细菌的生物活性在数天内逐渐下降到H₂S去除效率降低的水平，过度消耗化学物质或甚至工艺停止。当前用于测量硫化物氧化细菌的生物学活性的方法是所谓的呼吸测试。在该测试中，从有氧反应器或其流出物中取出水溶液的样品并用氧气饱和。接下来，添加已知量的硫氢化物，并及时测量溶解氧的减少。该实验适当地重复进行三次。溶解氧的减少速率是硫化物氧化细菌将硫氢化物转化为单质硫和硫酸盐的能力的量度。该量度用于调整特别是有氧反应器中的工艺条件。

该呼吸测试是耗时的并且不适合于简单的在线测量和工艺控制。例如，只能在一天或几天之后获得结果，这对于控制工艺而言不是最佳的。此外，该测试不能代表WO2015/114069中所述的工艺。该公开物描述了一种工艺，其中在第一生物反应器中在厌氧条件下使硫氢化物和硫化物氧化细菌接触。在这些厌氧条件下，硫化物氧化细菌能够将硫氢化物转化为单质硫。在随后的有氧步骤中使硫化物氧化细菌再生。再生的硫化物氧化细菌被再循环到厌氧的第一生物反应器中。在该工艺中，在没有氧气的情况下，硫化物氧化细菌将硫氢化物转化为单质硫。由于呼吸测试是通过用氧气饱和水溶液进行的，因此结果是不能通过该测试获得该工艺的硫化物氧化细菌转化硫氢化物的能力的代表性测量。

本发明的目的是提供一种用于在包含硫化物氧化细菌的水溶液中将硫氢化物转化为单质硫的工艺的简单控制方法。

这通过以下控制方法来实现。一种用于在包含硫化物氧化细菌的水溶液中将硫氢化物转化为单质硫的工艺的控制方法，其中该控制方法包括：

提供包含阴极电极、阳极电极和参比电极的电化学电池，

其中所述电极与水溶液接触，

其中在阳极电极和阴极电极之间或者在阳极电极和参比电极之间施加电位，从而在阴极电极和阳极电极之间产生电流，