[發明專利]一種基于膜生物反應器用含硫磺污泥制備稀硫酸的方法

在審

• 申請號: 201910143600.6
• 申請日: 2019-02-26
• 公開（公告）號: CN110438164A
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 辛寶平;楊依然;田炳陽;王佳;張傳友
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C12P3/00
• 分類號: C12P3/00;C12M1/00;C12R1/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種含硫磺污泥生物氧化綠色、連續、高效制備稀硫酸的資源化處理方法，屬于危險固體廢物資源化處置利用技術領域。本發明目的是為了徹底解決含硫磺污泥不能填埋和焚燒的行業難題，利用自養硫/鐵氧化菌株(菌群)在膜生物反應器中高密度生長和高速率氧化，完成含硫磺污泥高效脫硫的無害化處置和稀硫酸快速制備的資源化利用。對于高毒性的含硫磺污泥通過水洗預處理和選育高耐受菌群，顯著改善硫/鐵氧化菌株的生長活性和氧化活性，大幅提高對含硫磺污泥的脫硫效率和制酸速率。產出的稀硫酸(pH0.75?1.0)可用于堿性固廢的中和反應或含重金屬危廢/固廢的有價金屬浸提回收；脫硫磺污泥則可用于磚瓦、路基和混凝土等生產。

技術領域

本發明涉及一種含硫磺污泥生物氧化綠色、連續、高效制備稀硫酸的資源化處理方法， 屬于危險固體廢物資源化處置利用技術領域。

背景技術

在石油煉制、天然氣開采、煤制氣生產和生物質氣化等諸多涉能行業產生大量硫化氫氣 體。這些H₂S的存在不僅造成設備和管道的腐蝕、危害人體健康、引發爆炸爆燃；其燃燒產 物硫氧化物也會造成嚴重酸霧和霧霾等環境污染。因此，劇毒硫化氫氣體的脫除是所有涉能 行業共同面臨的重大挑戰。當前，應用高容量吸附劑吸收硫化氫氣體，繼而利用克勞斯反應 或硫磺細菌的生化反應將富集于溶液中的H₂S氧化為單質硫磺回收并同步實現吸附劑的再 生循環。利用吸附-氧化耦合工藝回收高純度單質硫磺的同時，也不可避免得產生大量低品質 的含硫磺污泥。這些含硫磺污泥通常包含不同濃度(10％-90％，w/w)的硫磺，而且含有粉塵、 泥土、油脂、有機物、復合堿、除硫劑、殺菌劑、阻垢劑、混凝劑等多種物質。因此，該類 污泥異味重，品質差、含水率高，不能作為硫酸制造原料。另一方面，由于硫磺的可燃性， 含硫磺污泥在世界各國都被列為危險廢物，受到環保部門最嚴厲的監管。

當前，含硫磺污泥的處理處置是固廢領域面臨的難題之一。由于高反應性硫磺的存在， 危廢處置的主流工藝填埋和焚燒難以用于含硫磺污泥的無害化處理。近期，綠色安全、經濟 高效、環境友好的微生物技術用于含硫固體、固廢和危廢中硫的脫除。其中，化能自養硫/ 鐵氧化菌株(菌群)受到廣泛關注，該菌株(菌群)通過氧化硫磺和/或亞鐵獲得生長繁殖所 需的能量。在好氧條件下化能自養硫/鐵氧化菌株(菌群)將硫磺轉化為硫酸，以此原理實現 含硫化污泥的脫硫及稀硫酸的同步合成。但對于含硫磺固體/固廢的生物脫硫存在兩個問題。 第一，當前的研究集中于脫硫效能的條件優化以實現含硫磺污泥的無害化處置，并沒有涉及 稀硫酸的同步生物制備這一資源化利用方式。第二，當前的研究基本都是在搖瓶中小批量進 行，并沒有研發適宜的生物反應器實現脫硫和產酸的規模和連續運行。因此，當前研究距離 實際應用存在很大差距。

膜生物反應器將膜技術和生物液相反應相結合，是一種新型的生物反應裝置。其主要特 點是可以借助膜的截留作用提高反應器中的微生物濃度從而提高生物反應速度；另一方面， 通過膜的分離作用可以把產物和微生物分開，實現生物制備產物的連續和規模生產。將含硫 磺污泥和化能自養硫/鐵氧化菌群共置于膜生物反應器之中，膜的持留功能導致硫/鐵氧化菌 群的高密度生長并進而促進含硫磺污泥的高效脫硫和稀硫酸(pH0.8-1.0)的快速生成；膜 的分離功能有效的排出生成的稀硫酸為膜生物反應器內的微生物生長繁殖和硫磺氧化創造適 宜而穩定的外部環境。基于膜生物反應器的微生物氧化工藝將確保含硫磺污泥的高效、連續、 綠色生物脫硫和硫酸同步制備的資源化處理走向工業化應用。

發明內容

本發明目的是為了徹底解決危險廢物含硫磺污泥不能填埋和焚燒處置的行業難題，提出 利用硫/鐵氧化菌株(菌群)在膜生物反應器中高密度生長和高速率氧化，從而完成含硫磺污 泥高效脫硫的無害化處置和稀硫酸快速制備的資源化利用。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

一種基于膜生物反應器用含硫磺污泥制備稀硫酸的方法，，具體步驟如下：