相关的技术瓶颈，实现生物质能的环保应用，推动行业的节能减排 工作。 解决现有脱硫方式造成的环境污染问题，落实节能减排工 作 目前国内所采用的沼气脱硫方式只是将含硫气体转移，并未彻 底解决含硫气体的环境污染问题，而且还会产生大量的含硫固体废 弃物。开发新型的生物脱硫技术可以将硫固定化，使其不会作为酸 雨气体进入大气，且运行成本大大降低，从而达到节能减排的目的。 实现废气的回收利用，兼顾环境治理和经济效益 积极推进生物脱硫技术应用，合理有效地利用可回收资源，是 降低企业运行成本，提高企业效益的种行之有效的途径。将资源 综合利用与企业发展污染防治相结合，兼顾环境治理和经济效益 努力提高资源的综合利用水平，促进生物质能源利用健康发展。 二国内外研究现状和发展趋势 沼气生物脱硫是世纪年代发展起来的新技术，在国外已 得到了广泛的研究，在应用方面也取得了很大的进展，典型的技术 包括了壳牌帕克工艺工艺等。我国在年首次引进 荷兰公司的工艺，但其核心技术仍掌握在国外少 数跨国公司。目前沼气生物脱硫技术研发的重点仍集中在高效脱硫 菌群开发以提高硫化氢资源化为目的的反应进程控制技术等。 高效脱硫菌群国内外研究进展 可应用于沼气生物脱硫微生物 的机理研究目前已基本形成共识，可参与脱硫的细菌包括了光 能自养菌和化能自养菌。 年，提出了光能自养菌的脱硫反应路径 光能 光能 和提出了光能自养菌利用光能自养菌降解硫 化物的反应进程主要分两步，第步通过光生化反应将光能转化为 化学能三磷酸腺苷储存在细菌体内第二步是在细胞内进 行，通常称暗反应，首先硫化物的释放电子，然后通过 电子链传递交由，最后利用将转化为细胞物质。在这 过程中硫化物般被氧化为硫磺硫酸盐。 紫色硫菌科和绿色硫菌科是常用的光能自养型脱硫菌。 等使用连续振荡反应器利用栖泥绿菌处理废气，在 进气负荷为时，可转化为单质硫。 和同样采用栖泥绿菌进行脱硫实验，在连续反应器内进气负 荷达时，仍可达反应产物为的单质硫。有关栖泥 绿菌负荷报道最高的是和的连续反应器实验，进气负 荷达到。 和采用人工变异方法改造着色菌，成功的将 反应进程限制在产硫阶段，试验采用分批培养，碳源为苹果酸 盐和醋酸盐，实验中的最大降解率为。 虽然现在对光能自养脱硫菌的研究已经长达多年，但应用于 实际应用仍有关键问题未能攻克包括脱硫反应需要光能，当反应 生成单质硫会降低体系的透光度，导致活性急剧下降反应生成的 单质硫大部分分布在细胞内，难以分离。对于沼气中的生物降 解，由于的含量较高，常常会导致的彻底氧化，反应条件 难以控制。 化能自养菌大部分以氧气为电子受体，氧化硫化氢将其转变为硫 酸盐或元素硫，不同的细菌其电子受体也有所不同。有氧气存在时除 硫反应按照反应式进行氧气不足时最终产物为单质硫硫化物不 足时产物多为硫酸盐。   目前国内外对于化能自养型脱硫菌研究主要包括了脱氮硫杆 菌嗜酸氧化硫杆菌排硫杆菌以及混合菌种。和 利用脱氮硫杆菌在小型反应器降解，在进气负荷在 ，进气浓度，体系保持。实验结果表 明的去除率基本达到，反应产物为硫酸盐。等利用 脱氮硫杆菌在连续振荡反应器中处理废气，处理量 保持在，反应产物为硫酸盐。等也利用脱氮硫杆菌 处理，反应器采用固定式鼓泡设计，处理负荷负荷保持在 ，反应产物也仍为硫酸盐。 等利用嗜酸氧化硫硫杆菌在生物滴滤床反应器降解， 反应温度保持在，结果表明的最大处理能力为， 在此负荷下处理效率为，反应物中 硫酸盐占，亚硫酸盐占，少部分转化为单质硫。 等利用硫杆菌和聚磷菌混合降解，反应温度保持在 ，实验表明在进气流量为，浓度为时，反应 器仍保持的降解率，反应产物主要为硫酸盐。等人在生物 过滤器中共同固定恶臭假单胞菌和氧化节 杆菌去除，在浓度为之间去 除效率高达，但浓度太高会抑制反应，反应产物为硫酸盐。 等利用人工改良硫杆菌，在生物滤池反应进行 的降解，结果发现在负荷为时，仍可达到以上 的降解率，且降解产物以上为单质硫。 最具代表性的化能自养脱硫菌应用是已实现工业化应用的 技术，脱硫反应产物主要为可分离的单质硫。此技术其主要脱 硫作用的微生物为硫杆菌系列，但细菌和菌群的具体构成仍为保密内 容。 目前国内对生物脱硫集中在反应器设计和反应条件控制，而对细 菌习性菌群优化构建等研究很少，基础研究欠缺，因而在为生物脱 硫反应进程控制，提高硫产率等关键问题上仍未取得进展。 生物脱硫反应进程控制研究进展 生物脱硫的主要反应产物为单质硫和硫酸盐，由于硫酸盐对于脱 硫微生物具有很强的生物毒性，如果反应产物中含有大量的硫酸盐， 不仅会降低单质硫的产率也会进步影响脱硫效果。从式和 可知产硫酸盐反应活化能大大低于产单质硫反应，因而导致了此反应 更易进行，针对这问题国内外研究人员从反应进程等角度出发进行 了广泛的研究。 被认为是影响降解产物的主要因素。等在流动 床反应器考察了溶解氧对反应产物的影响，当浓度大于 时，主要产物为硫酸盐当浓度小于时，主要产物为单质 硫。等考察了在情况下反映的主要 产物，实验结果表明在三种进气浓度下主要的反应产物均为单质硫， 其中时有硫代硫酸盐出现，当继续向反应器中通入氧气 时，反应产物中出现硫酸盐。 对的化学氧化也会导致硫酸盐的产生。等利用硫杆 菌降解，考察化学氧化对反应产物的影响，实验结果表明当 小于时，硫代硫酸盐是主要产物，此时化学氧化作用要强 于生物氧化，化学氧化为级反应，当氧气量过剩时硫 代硫酸盐会彻底转化为硫酸盐。贡俊等在此基础上对硫杆菌进行了进 步研究，结果表明在时，化学氧化占总氧化速率的， 时，化学氧化占总氧化速率的，并随的增大增加明显温度 对于生物氧化速率在时较高，温度继续升高菌体会受到明显 的抑制，使其氧化速率急剧降低到最大值的而的化学氧化则 随着温度的升高而增强，化学氧化速率缓慢增大。等提出在最 适宜生物氧化的环境下，仍会有的通过化学氧化生成硫酸 盐。 由于生物脱硫反应产物不仅受溶解氧影响，也和细菌种类降解 反应机理和其他环境因素有关，国外关于此类仍属技术机密，而国内 的研究还不能够满足实际应用的需要。 三项目主要研究开发内容技术关键及主要创新点 主要研究开发内容 高效脱硫菌筛选和人工强化技术 脱硫细菌筛选 考察已有的多种硫细菌，包括光合细菌反硝化细菌和无色硫 细菌等微生物对沼气的湿法脱硫效果，同时结合造纸废水厌氧处理 所产沼气的特性，筛选出高效产硫抗冲击型脱硫微生物菌株及对 脱硫有促进作用的共生微生物，构建脱硫微生物菌群。 脱硫细菌人工培养与强化技术 采用人工合成培养基对细菌进行分离富集和纯化，采用染色 显微观察等手段考察细菌细胞形态大小以及菌落特征，对细菌进 行分析鉴定。 脱硫细菌脱硫效果环境参数优化 在人工培养条件下，考察细菌生长曲线。进行脱硫效果实验， 通过改变环境参数，考察温度盐度溶解氧营养盐等因素 对脱硫效果的影响，综合分析筛选出最佳环境参数，并对不利环境 条件进行适应性考察。 沼气高效脱硫反应器设计 脱硫反应器选择和设计 借鉴国外成型的脱硫反应器，吸收国内外脱硫反应器研发过程 中的经验教训，选择可行的结构设计方案，并实验过程中上进行优 化，使其满足脱硫目标的要求。 脱硫反应器脱硫效果影响因素研究及优化 考察沼气性质气量浓度环境参数包括工艺运行的 温度值营养盐溶解氧微量无机元素的种类与数量等 操作参数循环回流比率排泥量营养配比等对脱硫稳定性和 处理效果的影响，优化工艺参数。 脱硫反应器产硫率研究及优化 在以上基础上，深度研究脱硫菌产硫机理，在理论基础上优化 溶解氧以及营养盐等工艺参数，使脱硫反应维持在产硫磺阶段， 减少其过度氧化为硫酸盐，达到资源化的目的。 硫磺分离技术研究 考察在不同滤料上硫磺的脱附效果，研究减少微生物与硫磺相 互吸附的工艺。设计新型硫磺过滤沉淀和提纯装臵，考察硫磺粒 径等因素对提纯效果的影响。考察硫磺进入污泥的不利因素，并对 不利因素去除进行研究。 沼气生物脱硫集成技术研究与工程示范 造纸废水生物质能利用集成技术研究 根据上述研究成果，优化集成沼气脱硫产硫磺和硫磺分离工 艺，给出最佳的集成处理工艺。 工程示范 采用集成处理工艺，建设日处理沼气的生物质能环保 利用示范工程，包括建设建设处理能力的沼气脱硫系统 及硫磺收集系统，年收集硫磺。 关键技术 高效沼气脱硫反应器设计工艺 高硫磺产量运行工艺 硫磺有效分离提纯技术 沼气脱硫集成技术 主要创新点 国内科研人员虽然在沼气生物脱硫方面做了大量研究，但目前 仍没有实现能够满足实际应用的脱硫反应器，现有沼气仍采用落后 的干式脱硫法，导致在生物质能利用同时污染了环境。主要的技术 难点包括产硫率低，营养液更换频繁，硫磺分离困难等 本项目技术能够很好地解决上述缺陷，主要创新点如下 针对废水厌氧处理沼气特点，优化了生物脱硫工艺，提高了 硫磺产率和品质。 实现了硫磺的固定化，避免了硫酸盐在营养液中富集，大大 提高了营养液的使用率。 实现了硫磺的高效分离，在达到环保目的的同时实现经济价 值。 四项目预期目标 主要技术指标 沼气中硫化氢去除率率左右。 硫磺产率去除硫化氢。 沼气含硫量低于沼气燃烧发电要求的标准。 发表论文篇，其中论文篇。 获专利项，其中发明专利项。 主要经济指标 建设日处理沼气脱硫示范工程，包括建设建设处理 能力的沼气脱硫系统，硫磺分离装臵，年回收硫磺， 总投资万元。 项目