天然气生物脱硫技术的应用

2016-03-14林汝涛

大科技 2016年35期

关键词：菌种天然气杆菌

林汝涛

（湖南广益实验中学 410014）

天然气生物脱硫技术的应用

林汝涛

（湖南广益实验中学 410014）

生物脱硫技术是一种新兴的脱硫技术，流程简单易操作，污染物的产生量少、能源消耗量较少，能有效地克服天然气传统的脱硫技术的缺点，本文简单介绍了生物脱硫技术及其主要的技术要点，对天然气脱硫技术以后的发展方向做了分析。

生物脱硫技术；技术要点；发展方向

天然气是现代常用的一种化工原料，主要成分是甲烷、乙烷、丙烷，此外还含有H2S、CO2、氮、H2O及微量的惰性气体。我国开发的天然气资源将近有1/3含有大量的硫元素，含量高的可达18%。硫元素在天然气中以H2S的形式存在，硫化氢具有一种难闻的臭鸡蛋气味，它的存在不仅会造成储存设备和运输管道的腐蚀、还会危害人体健康，其燃烧产物能导致酸雨的产生，因此环保部对H2S的排放量进行了严格的控制。

在环保要求日益严格的今天探寻出一种高效、无污染、去除效率高的天然气脱硫技术就显得极为迫切，传统的天然气脱硫技术主要有湿法脱硫技术、干法脱硫技术、吸附法、膜分离法、等技术。传统的脱硫技术的工艺复杂，投资与运行的费用较大，并且去除的效率较低，后处理比较麻烦，生物脱硫技术是一种近年来最新兴起的脱硫技术，利用某些微生物、细菌将H2S转化为单质硫或者将硫元素进行聚合固定，并对产物进行回收。与传统脱硫工艺相比，生物脱硫技术要求的反应条件容易达到、反应设备简单、原料消耗率较低能有效的减少运行成本，并且没有二次污染物产生和排放，因而发展潜力巨大。

1 生物脱硫技术的发展概述

Leathen及Temple等人在20世纪中期就发现某些种类的细菌与煤炭中FeS2的氧化有关，并从煤矿坑的污水中分离出氧化亚铁（FeO）杆菌。Baalsrud等人又连续发现了脱氮硫杆菌、排硫硫杆菌等一系列的脱硫细菌。而几乎在同时，许多国家开展了微生物脱硫方面的基础性研究工作，比方说硫元素脱除机理、反应器的设计开发、菌种的筛选等方面都取得了有价值的成果，成功进行了中试。直到70年代，在全世界SO2污染和酸雨的污染问题日益严重，各国才重视脱硫技术的开发，到80年代在各类生物脱硫的装置在日本和德国等投入使用，在废气脱硫的净化领域才取得了显著的效果。

我国对生物脱硫技术的研究开始的较晚，到2009年中国石油西南油气田公司才开始着手生物脱硫技术的开发，申报了脱硫生物菌种的国家专利；但是我国开发出来的脱硫菌种种类有限，因此继续培养和研究新的高效的菌种以及研究出能够广泛应用的商业化设备是我们以后研究的重点。

2 生物脱硫技术在天然气中的应用技术要点

2.1 脱硫菌种的研究

科学研究发现从不同种类的细菌对硫的去除机理各不同。这可能是跟各种不同的细菌来源不同有关，例如从绿菌中发现的泥生绿菌、着色菌科发现的着色菌等，在光照的情况下，可以在CO2存在时间将H2S氧化为元素硫。从好养硫杆菌中发现的产硫硫杆菌、硫氧化硫杆菌、铁氧化硫杆菌，都是好氧化自养菌，可生长在生物膜上处理硫化氢和二硫化碳，产硫硫杆菌还可以去除MT、DMS和DMDS，硫烟花硫杆菌可以去除乙硫醇、硫和噻吩等。

最近几年的研究是从酶学和遗传学的角度研究生物脱硫过程的分子机理，应用现代基因工程技术，使微生物快速的完成生物进化历程，获得不同种类的脱硫微生物。

2.2 生物脱硫工艺方法简介

生物脱硫按微生物在喷淋塔、鼓泡塔等洗涤装置中存在的形式分为生物吸收法、生物过滤法等脱硫方式。

生物吸收法是利用悬浮在液相中的微生物来去除H2S，是一个物理过程，反应过程比较快，水的停留时间只有几秒钟。缺点是水的再生过程比较慢，并且需要专门的生物反应器。

生物过滤法目前应用比较广泛，很多的研究者也对此做了较为广泛的研究，他的处理过程大概是将经过预处理的H2S气体从装有填料的滤床下部向上穿过滤床，此时生长在滤床内的生物滤料通过吸附、代谢的方式将硫分解除去，其脱除效率受滤料本身的条件和外界条件的限制和影响。

2.3 微生物的固定化

固定化技术将酶或细胞限制在一定的空间范围内的一种方法，目前固定化技术已经在工业、医学、环保等多方面得到广泛应用，经过固定化的酶或微生物可以免去从菌体中提取酶的复杂操作，并且可以保持酶的活性。还可以增加降解细菌的密度，加速反应进程，并可以重复使用，经过固定化技术处理的酶或生物细胞，有利于实现工业化生产。目前最新的研究方法是无载体固定化法，利用此技术进行固定化后的酶和微生物能够保持最大的生物活性，并且与传统的固定化酶技术相比操作简单，成本低。