這個(gè)微生菌株，幫助硫煙氣“洗”掉“毒素”

如何在工業(yè)化進(jìn)程日趨深入的當(dāng)下，減少污染物排放、改善大氣環(huán)境；如何讓含硫煙氣“洗”掉“毒素”，成為環(huán)境友好、可循環(huán)利用的物質(zhì)？這已成了全社會(huì)共同關(guān)注的焦點(diǎn)，更成了廣大科技工作者為之奮斗的目標(biāo)。

日前，南京工業(yè)大學(xué)食品與輕工學(xué)院院長(zhǎng)胡永紅團(tuán)隊(duì)研發(fā)的生物脫硫技術(shù)取得突破性進(jìn)展，在西南油氣分公司牽頭組織的“十條龍”項(xiàng)目“高硫高酸天然氣短流程低碳化凈化技術(shù)開發(fā)與工業(yè)應(yīng)用”出龍工作推進(jìn)會(huì)上，該技術(shù)的凈化效果獲得使用方肯定。

胡永紅（左一）指導(dǎo)學(xué)生菌株培養(yǎng)及放大發(fā)酵注意事項(xiàng)。課題組供圖

“生物滴濾塔技術(shù)”實(shí)現(xiàn)綠色脫硫

一直以來，胡永紅帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)深耕生物科技領(lǐng)域。近十多年來，她帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)聚焦生物脫硫技術(shù)展開研究，與南化研究院合作開發(fā)了“生物滴濾塔技術(shù)”，為生物脫硫穿上了“綠色的外衣”?！袄梦⑸镞@群小小的‘環(huán)保衛(wèi)士’，來一場(chǎng)針對(duì)硫化物的“精準(zhǔn)打擊”。談及其運(yùn)行原理，胡永紅形象地比喻道。

胡永紅團(tuán)隊(duì)的技術(shù)主要用在脫除天然氣中的二氧化硫氣體。為什么要脫硫？胡永紅以家用天然氣為例介紹說，天然氣中未經(jīng)處理的氣體含有的二氧化硫和硫化氫等不僅影響人體健康，還存在易燃易爆等安全隱患，所以在抵達(dá)各家各戶前必須進(jìn)行脫硫。

據(jù)介紹，生物滴濾塔主要由堿吸收池、厭氧反應(yīng)器和好氧反應(yīng)器等三個(gè)部分組成。

“我們采用三步一循環(huán)法進(jìn)行脫硫。”胡永紅提醒，脫硫第一步是將含有二氧化硫氣體的天然氣通入堿吸收池，使二氧化硫轉(zhuǎn)化為亞硫酸根離子和硫酸根離子；第二步，便是將含有兩種離子的溶液通入?yún)捬醴磻?yīng)器，轉(zhuǎn)化為硫離子；第三步，含硫離子的溶液通入好氧反應(yīng)器，使硫離子轉(zhuǎn)化為生物硫磺和少量的硫酸根離子。一循環(huán)，便是少量的硫酸根離子會(huì)通過循環(huán)系統(tǒng)再次進(jìn)行處理?！懊摿虻倪^程就是將有害的二氧化硫氣體轉(zhuǎn)化為無害的、可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的生物硫磺，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的目的?！?/p>

馴化了一批特種微生物菌株

當(dāng)下，業(yè)界含硫煙氣凈化方法近百種，其中，工業(yè)上主要常用的技術(shù)分為濕法脫硫和干法脫硫，但是這兩種脫硫工藝存在著能耗高、處理費(fèi)用貴、廢水和污泥處置難及存在二次污染等問題。為解決這一問題，科研工作者們競(jìng)相研發(fā)能耗低、效率高、綠色環(huán)保的新型脫硫技術(shù)，于是生物脫硫成為“團(tuán)寵”。

生物脫硫技術(shù)更像是請(qǐng)了一群微生物“清潔工”，它們悄無聲息地潛入煙氣中，將那些不受歡迎的硫化合物一一“請(qǐng)出”，整個(gè)過程溫和而高效。胡永紅舉例道，就好比家里的魚缸水臟后，并不是直接倒掉換水，而是放入一些能夠分解雜質(zhì)的魚兒或水草，讓它們?cè)谙硎苊朗车耐瑫r(shí)，也幫助凈化水質(zhì)。

胡永紅帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過數(shù)千次實(shí)驗(yàn)，成功篩選并馴化了那些能“吃掉”硫化物的微生物，它們便是硫酸鹽還原菌系列、硫氧化細(xì)菌系列等一批擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高活性、高耐受性的特種微生物菌株。

團(tuán)隊(duì)博士生王梓騰介紹，生物滴濾塔中堿液將煙氣中二氧化硫吸收并轉(zhuǎn)化為硫酸根和亞硫酸根后，正是通過硫酸鹽還原菌將硫酸根和亞硫酸根還原成硫離子，再由硫氧化菌將硫離子轉(zhuǎn)化為生物硫磺，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)煙氣中硫的資源化利用?！安捎眯滦蜕锓磻?yīng)器，將堿洗和細(xì)菌的還原和氧化相結(jié)合，形成了一套完整脫硫流程，實(shí)現(xiàn)生物脫硫過程的連續(xù)化、自動(dòng)化、可持續(xù)。”

工業(yè)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)效益顯著

歷經(jīng)十余年，從實(shí)驗(yàn)室、小試、中試，到完成工業(yè)側(cè)線試驗(yàn)，再到長(zhǎng)周期運(yùn)行，胡永紅“生物滴濾塔”先進(jìn)生物脫硫技術(shù)在西南油氣田彭州3號(hào)脫硫站實(shí)現(xiàn)了工業(yè)應(yīng)用。“尾氣焚燒爐煙氣經(jīng)生物脫硫后，二氧化硫濃度從6500mg/Nm3降至小于10mg/Nm3，二氧化硫去除率達(dá)到99.8%?！焙兰t表示，團(tuán)隊(duì)技術(shù)在側(cè)線試驗(yàn)裝置中的數(shù)據(jù)令人振奮。

胡永紅介紹，生物脫硫不會(huì)像傳統(tǒng)化學(xué)脫硫法那樣產(chǎn)生大量的廢水、廢渣等二次污染物，大大降低了對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。目前，團(tuán)隊(duì)已與中石油、中石化下屬多家石化企業(yè)達(dá)成合作協(xié)議，助力天然氣中含硫廢氣的脫除，其中，二氧化硫的去除率提高達(dá)95%以上，顯著提高了氣品質(zhì)量，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)了超低排放標(biāo)準(zhǔn)。

胡永紅表示，他們研發(fā)的“生物還原-生物氧化”聯(lián)合工藝，通過微生物的還原和氧化作用，不僅實(shí)現(xiàn)了硫化物的高效轉(zhuǎn)化和單質(zhì)硫的回收，還解決了原絡(luò)合鐵脫硫系統(tǒng)硫磺堵塞問題。”

這種設(shè)計(jì)減少了占地面積，簡(jiǎn)化了操作流程，降低了運(yùn)營(yíng)成本，提高了生物脫硫效率。中國(guó)石油化工股份有限公司西南油氣分公司徐秦川表示，采用胡永紅團(tuán)隊(duì)的設(shè)備與技術(shù)后，能耗較使用原有技術(shù)下降10%以上。“微生物脫硫?qū)崿F(xiàn)對(duì)煙氣中含硫化合物的充分利用，轉(zhuǎn)化得到的生物硫磺經(jīng)分離提純后還可作為化工行業(yè)原料進(jìn)行深度加工利用，應(yīng)用于醫(yī)療化工等領(lǐng)域，減少對(duì)自然資源的開采，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。”