如何在工業(yè)化進(jìn)程中，減少污染物排放、改善大氣環(huán)境？如何將含硫煙氣變?yōu)榄h(huán)境友好、可循環(huán)利用的物質(zhì)？日前，南京工業(yè)大學(xué)食品與輕工學(xué)院院長、教授胡永紅團(tuán)隊研發(fā)的生物脫硫技術(shù)取得突破性進(jìn)展。在中國石油化工股份有限公司西南油氣分公司牽頭組織的“十條龍”項目“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”工作推進(jìn)會上，生物脫硫技術(shù)的凈化效果獲得使用方肯定。
微生物充當(dāng)“清潔工”
生物脫硫技術(shù)主要用于脫除天然氣中的硫化物。為什么要脫硫？胡永紅解釋，天然氣中含有的二氧化硫和硫化氫等氣體，不僅影響人體健康，而且易燃易爆。
當(dāng)前，業(yè)界含硫煙氣凈化方法雖多達(dá)近百種，但常用的濕法脫硫與干法脫硫工藝均面臨能耗高、處理費用昂貴、廢水和污泥處置難度大等問題。為解決這些問題，科研工作者們正積極研發(fā)能耗低、效率高、綠色環(huán)保的新型脫硫技術(shù)。
“為利用微生物這群‘環(huán)保衛(wèi)士’，來一場針對硫化物的‘精準(zhǔn)打擊’，我們在所研發(fā)的生物脫硫技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)了生物滴濾塔裝置。”胡永紅介紹，生物滴濾塔裝置主要由堿吸收池、厭氧反應(yīng)器和好氧反應(yīng)器三部分組成。
“通過集成堿吸收、厭氧還原及好氧氧化三大核心反應(yīng)步驟，我們構(gòu)建了一套既完整又高效的工藝流程，實現(xiàn)氣體凈化與資源化利用。”胡永紅說，生物滴濾塔裝置通過優(yōu)化內(nèi)部填料設(shè)計與氣液流動路徑，大幅提升了反應(yīng)效率，同時具備占地面積小、結(jié)構(gòu)緊湊、運行可靠等優(yōu)點，在工業(yè)化應(yīng)用方面具有靈活性與可操作性。
“生物滴濾塔裝置中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是脫硫，即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)的生物硫黃，達(dá)到環(huán)保的目的。”胡永紅說，團(tuán)隊重點突破了堿吸收與微生物代謝的匹配優(yōu)化，開發(fā)出穩(wěn)定、高效、環(huán)保的脫硫解決方案，滿足復(fù)雜工業(yè)環(huán)境的多樣需求。
生物脫硫技術(shù)讓微生物“清潔工”悄無聲息地潛入煙氣中，將那些不受歡迎的硫化合物中和掉，整個過程溫和而高效。胡永紅形象比喻說：“這好比魚缸里的水變臟后，我們不是直接倒掉臟水進(jìn)行換水，而是放入一些能夠分解雜質(zhì)的魚兒或水草。”
胡永紅帶領(lǐng)團(tuán)隊經(jīng)過數(shù)千次實驗，成功篩選并馴化出能“吃掉”硫化物的微生物。它們便是硫酸鹽還原菌系列、硫氧化菌系列等一批擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的高活性、高耐受性的特種微生物菌株。
該團(tuán)隊博士生王梓騰介紹，在生物滴濾塔裝置中，堿液首先將煙氣中的二氧化硫吸收并轉(zhuǎn)化為硫酸根和亞硫酸根，隨后通過硫酸鹽還原菌的作用，將硫酸根和亞硫酸根還原成硫離子。最后，硫氧化菌再將硫離子轉(zhuǎn)化為生物硫黃，進(jìn)而實現(xiàn)煙氣中硫的資源化利用。
從實驗室走向產(chǎn)業(yè)一線
歷經(jīng)10余年，胡永紅團(tuán)隊的生物脫硫技術(shù)完成了從小試、中試，到工業(yè)試驗驗證的全過程。技術(shù)已經(jīng)在中國石油化工股份有限公司西南油氣分公司川西氣田彭州3號脫硫站實現(xiàn)了應(yīng)用。
“尾氣焚燒爐煙氣經(jīng)生物脫硫后，二氧化硫濃度可從6500毫克每標(biāo)準(zhǔn)立方米降至小于10毫克每標(biāo)準(zhǔn)立方米，二氧化硫去除率達(dá)到99.8%。”胡永紅介紹。
目前，團(tuán)隊已與中石油、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，幫助企業(yè)實現(xiàn)超低排放。
胡永紅說，他們研發(fā)的技術(shù)，通過微生物的還原和氧化作用，不僅實現(xiàn)了硫化物的高效轉(zhuǎn)化和單質(zhì)硫回收，還解決了原絡(luò)合鐵脫硫系統(tǒng)硫黃堵塞問題。這種技術(shù)和裝置設(shè)備減少了占地面積，簡化了操作流程，降低了運營成本，提高了生物脫硫效率。
中國石油化工股份有限公司西南油氣分公司高級工程師徐秦川介紹，采用胡永紅團(tuán)隊研發(fā)的技術(shù)和裝置后，脫硫能耗較使用原有技術(shù)下降10%以上。
如何在工業(yè)化進(jìn)程中，減少污染物排放、改善大氣環(huán)境？如何將含硫煙氣變?yōu)榄h(huán)境友好、可循環(huán)利用的物質(zhì)？日前，南京工業(yè)大學(xué)食品與輕工學(xué)院院長、教授胡永紅團(tuán)隊研發(fā)的生物脫硫技術(shù)取得突破性進(jìn)展。在中國石油化工股份有限公司西南油氣分公司牽頭組織的“十條龍”項目“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”工作推進(jìn)會上，生物脫硫技術(shù)的凈化效果獲得使用方肯定。
微生物充當(dāng)“清潔工”
生物脫硫技術(shù)主要用于脫除天然氣中的硫化物。為什么要脫硫？胡永紅解釋，天然氣中含有的二氧化硫和硫化氫等氣體，不僅影響人體健康，而且易燃易爆。
當(dāng)前，業(yè)界含硫煙氣凈化方法雖多達(dá)近百種，但常用的濕法脫硫與干法脫硫工藝均面臨能耗高、處理費用昂貴、廢水和污泥處置難度大等問題。為解決這些問題，科研工作者們正積極研發(fā)能耗低、效率高、綠色環(huán)保的新型脫硫技術(shù)。
“為利用微生物這群‘環(huán)保衛(wèi)士’，來一場針對硫化物的‘精準(zhǔn)打擊’，我們在所研發(fā)的生物脫硫技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)了生物滴濾塔裝置。”胡永紅介紹，生物滴濾塔裝置主要由堿吸收池、厭氧反應(yīng)器和好氧反應(yīng)器三部分組成。
“通過集成堿吸收、厭氧還原及好氧氧化三大核心反應(yīng)步驟，我們構(gòu)建了一套既完整又高效的工藝流程，實現(xiàn)氣體凈化與資源化利用。”胡永紅說，生物滴濾塔裝置通過優(yōu)化內(nèi)部填料設(shè)計與氣液流動路徑，大幅提升了反應(yīng)效率，同時具備占地面積小、結(jié)構(gòu)緊湊、運行可靠等優(yōu)點，在工業(yè)化應(yīng)用方面具有靈活性與可操作性。
“生物滴濾塔裝置中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是脫硫，即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)的生物硫黃，達(dá)到環(huán)保的目的。”胡永紅說，團(tuán)隊重點突破了堿吸收與微生物代謝的匹配優(yōu)化，開發(fā)出穩(wěn)定、高效、環(huán)保的脫硫解決方案，滿足復(fù)雜工業(yè)環(huán)境的多樣需求。
生物脫硫技術(shù)讓微生物“清潔工”悄無聲息地潛入煙氣中，將那些不受歡迎的硫化合物中和掉，整個過程溫和而高效。胡永紅形象比喻說：“這好比魚缸里的水變臟后，我們不是直接倒掉臟水進(jìn)行換水，而是放入一些能夠分解雜質(zhì)的魚兒或水草。”
胡永紅帶領(lǐng)團(tuán)隊經(jīng)過數(shù)千次實驗，成功篩選并馴化出能“吃掉”硫化物的微生物。它們便是硫酸鹽還原菌系列、硫氧化菌系列等一批擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的高活性、高耐受性的特種微生物菌株。
該團(tuán)隊博士生王梓騰介紹，在生物滴濾塔裝置中，堿液首先將煙氣中的二氧化硫吸收并轉(zhuǎn)化為硫酸根和亞硫酸根，隨后通過硫酸鹽還原菌的作用，將硫酸根和亞硫酸根還原成硫離子。最后，硫氧化菌再將硫離子轉(zhuǎn)化為生物硫黃，進(jìn)而實現(xiàn)煙氣中硫的資源化利用。
從實驗室走向產(chǎn)業(yè)一線
歷經(jīng)10余年，胡永紅團(tuán)隊的生物脫硫技術(shù)完成了從小試、中試，到工業(yè)試驗驗證的全過程。技術(shù)已經(jīng)在中國石油化工股份有限公司西南油氣分公司川西氣田彭州3號脫硫站實現(xiàn)了應(yīng)用。
“尾氣焚燒爐煙氣經(jīng)生物脫硫后，二氧化硫濃度可從6500毫克每標(biāo)準(zhǔn)立方米降至小于10毫克每標(biāo)準(zhǔn)立方米，二氧化硫去除率達(dá)到99.8%。”胡永紅介紹。
目前，團(tuán)隊已與中石油、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，幫助企業(yè)實現(xiàn)超低排放。
胡永紅說，他們研發(fā)的技術(shù)，通過微生物的還原和氧化作用，不僅實現(xiàn)了硫化物的高效轉(zhuǎn)化和單質(zhì)硫回收，還解決了原絡(luò)合鐵脫硫系統(tǒng)硫黃堵塞問題。這種技術(shù)和裝置設(shè)備減少了占地面積，簡化了操作流程，降低了運營成本，提高了生物脫硫效率。
中國石油化工股份有限公司西南油氣分公司高級工程師徐秦川介紹，采用胡永紅團(tuán)隊研發(fā)的技術(shù)和裝置后，脫硫能耗較使用原有技術(shù)下降10%以上。
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