沼气中硫化氢气体的生物处理法

可再生能源"))(%$（总第&"0期）

实用技术

沼气中硫化氢气体的生物处理法

曹冬梅，杨顺生，杨飞黄，刘渝

（西南交通大学环境科学与工程学院，四川成都

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摘要：沼气中硫化氢的存在限制了沼气能源的推广。文章阐述了沼气生物脱硫法的原理、方法和可行性，介绍了该方法在国内外的研究发展现状。关键词：生物法；沼气；硫化氢

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微生物去除! " #可分为$个阶段：①! " #气

②溶解后的体的溶解过程，即由气相转移到液相；

! " #被微生物吸收，③进入转移至微生物的体内；

微生物细胞内的! " #作为营养被微生物分解、转化和利用，从而达到去除! " #的目的。

收稿日期："))(1)&1&$

&2X"1）作者简介：曹冬梅（，女，硕士研究生，主要研究方向为沼气利用技术。

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脱硫微生物菌群的研究

硫是生物体内的重要营养元素之一，自然界能氧化无机硫化物的微生物主要是硫细菌，它分为无色硫细菌和有色硫细菌两大类。"%&无色硫细菌

无色硫细菌包括化能自养菌和化能异养菌。土壤和水中最重要的化能自养硫细菌是硫杆菌

#等形成硫酸，属’它能够氧化! " #，并从中获取能

量，它也是目前生物脱臭工艺中应用最广泛的一种菌属。硫杆菌属常见的种类有氧化硫硫杆菌、排硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌和脱氮硫杆菌等。此外，生存于含硫水体中的贝氏硫菌属和发硫菌属的丝状硫磺细菌也能将! " #氧化为元素硫。但有研究表明，发硫菌属等杂菌的生长会造成反应器中污泥膨胀，给单质硫的分离带来麻烦。所以，在脱硫单元运行过程中，必须严格控制反应条件，以控制这类微生物的优势生长。

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!"! 有色硫细菌

有色硫细菌主要指含有光合色素、可进行光能营养的硫细菌，它们从光获得能量，依靠体内的光合色素，通过光合作用同化二氧化碳。有色硫细菌主要分为光能自养型和光能异养型。光能自养型硫细菌在进行光合作用时，能以#! $作为

#! $被氧化为硫或近一步氧同化%&! 的供氢体，

化为硫酸，它们大都是厌氧菌，其中能代谢硫化物的主要有绿色硫细菌和紫色硫细菌。哈尔滨工业大学的杨义飞、姜安玺等将黄单胞

菌#’(接种至填料塔，利用异养菌去除#! $，试验结果表明：该菌具有较高的#! $去除能力。当出气中检

#! $最大允许进气浓度达测不出#! $时，

’’)(*+,*-，#! $的最大容积负荷为!"./)+,（01）・。

! 生物处理工艺

根据气体处理过程中微生物的存在形式，可将生物脱硫方法分为微生物吸收工艺（悬浮态）和微生物过滤工艺（固着态）。

微生物吸收工艺可分为生物洗涤法和生物曝气法。生物过滤工艺包括土壤法、堆肥法和箱式滤池等几种形式。其中，土壤法占地面积大；堆肥法滤料易结块，使用年限短，而且它们往往都是开放式的，所以一般用于恶臭气体的去除，很少用于气体的净化。

目前常用的生物处理设备为生物滤池、生物滴滤池和生物洗涤器2应用最广泛的是生物滤池和生物滴滤池。生物滴滤池适宜处理气量较小、浓度大的废气处理。对于气量大、浓度低的废气可采用生物滤池处理系统，对于负荷较高及污染物降解后会生成酸性物质的废气2则以生物滴滤池为好。目前，在#! $气体的生物净化工艺中2操作简便的生物滴滤池工艺的应用居多。

-"’生物洗涤器

生物悬浮液自吸收室顶部喷淋而下2使废气和悬浮液充分接触，污染物质在吸收室中转入到液相，实现质量转移2见图’。吸收了废气组分的生物悬浮液流入再生反应器（活性污泥池）中2通入空气充氧再生2被吸收的物质通过微生物作用2最终被再生池中活性污泥悬浮液除去。

生物洗涤器特点：对高溶解性污染物的去除率较高，反应条件易控制2填料不易堵塞，但需投34

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图" 生物洗涤器

加营养物2成本较高。

-"! 生物滤池

生物滤池的主要原理是气体由下向上穿过由滤料组成的滤床，其中的污染物质由气相转移到水—微生物混合相中，通过固着于滤料上的微生物的代谢作用而被分解掉。该装置主要由箱体、生物活性床层和喷水器构成，有较强的生物活性和耐用性，见图! 。微生物一部分附着于载体表面，一部分悬浮于床层水体中，当废气通过床层时，污染物部分被载体吸收，部分被水吸收，然后由微生

物氧化降解。

图#生物滤池示意图

生物滤池的特点：投资小，不需要投加营养物

质，无二次污染，但是占地面积大，滤料容易被堵塞。-"-生物滴滤池

生物滴滤池（见图-）与生物滤池很相似，两者最大的不同点：一是生物滴滤池利用通过过滤层后的废液回流进行循环喷淋；二是填料不同，生物滴滤池所用填料不具有吸水性，填料之间空隙大，如陶瓷、木炭等材料，惰性滤料不需更换。

图! 生物滴滤池示意图

生物滴滤池的特点：它是介于生物吸附和生物过滤之间的一种工艺，它集废气吸收和废气处

可再生能源,..@&9（总第",0期）

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行脱除+, -恶臭气体的现场试验，他们以自养型

硫细菌为脱硫菌种，采用由高效型生物载体构成的生物滴滤床进行试验研究。结果表明，生物滴滤床有很好的抗冲击负荷能力，在气力负荷为"$.897（8, :）的条件下，+, -的净化率可大于##1；・

8, :）+, -的净化当气力负荷增大到,$.897（・时，率也能达到#51。

" 结束语

目前，生物法处理气态污染物已经受到了越来越多的关注，而生物滴滤工艺更以其抗污染负荷能力强等特点成为了研究的热点，具有很好的发展潜力和应用前景。但是，生物脱硫法作为一项新技术，其影响因素很多，目前国内的理论研究还不够成熟，许多问题还需要进一步的探索，比如对生物洗涤法和生物滴滤法等反应动力学模式的研究还不够透彻，填料的特性有待进一步认识，填料的选取还有待优化；设备的研究开发! 包括布水、布气等系统标准还有待完善；沼气脱硫微生物菌群的选取和驯化方法有待进一步改善。

参考文献：

=">杨柳燕! 肖琳&环境微生物技术=%>&北京：科技出版社!

,..9&=,>

胡成明! 龙腾瑞! 李学兵&沼气脱硫技术研究新进展=?>&

5）@$A@0&桂林电子工业学院报!,..$!,$（：

理装置于一体，缓冲能力强，工艺简单，易于操

作，需要投加营养物质，可以使反应器装置小型化，从而降低设备的成本。! 国内外研究进展

近年来，生物脱硫法以其能耗低、污染少等优点日益引起研究人员的注意。国外利用生物技术处理废气的研究已有很长的历史! 其中生物滤

%&池、生物滴滤塔技术已很成熟。早在"#$"年，’()**等人便在德国取得了生物过滤去除+, -气

,. 世纪/.年代，体的专利。在德国、日本、荷兰等国家有很多工业规模的各类生物净化装置投入

使用。美国"##.年通过的空气清洁法修正案严格限制了"/#种危险空气污染物（其中0.1是挥发性有机物）的排放! 这促进了生物过滤法等废气控制技术的研究和应用! 大规模的生物过滤装置开始被用来处理各种污染气体。目前，在许多发达国家如日本、德国、美国、荷兰等，生物脱硫技术和设备的开发已经实现了商品化。

国内这方面的研究刚刚起步，有关生物滴滤池去除+, -气体的研究报道最多，但至今没有具体介绍生物法去除沼气中+, -气体的试验报道。

任爱玲、郭斌等采用污水处理厂泵前回流污泥接种，培养出自养菌属排硫硫杆菌和那不勒硫杆菌及部分兼性自养和异养菌，以’23弹性立体填料为载体，制成生物膜反应器进行研究。结果表

98・:）!+, -质量明，喷淋水量为" ...4" 5.. 67（

浓度小于" ,.. 8; 789时，脱硫率达#.1以上。

朱建斌、陈绍伟采用以陶粒为填料的生物滴滤池进行研究，用污水厂的污泥接种，投加硫化钠进行驯化。试验结果表明，在进气浓度为#..8; 789，每千克填料的+, -负荷为$&#"5; 7

吴志超等在上海合流污水一期工程某泵站对生活污水处理工程中的+, -恶臭气体进行了现场试验，他们用上海曲阳污水处理厂的污泥接种，采用以复合填料为核心的多段式生物滴滤池为净化系统。结果表明，生物法脱除+, -气体在技术上是完全可行的；当气体停留时间较短时，适当提高循环液喷淋量可以达到很高的+, -去除率；在一定条件下，提高气体停留时间、运行温度和喷淋量有利于获得更高、更稳定的+, -去除率。

羌宁等在某一干式污泥泵站格栅井区域进

=9>杨义飞&利用异养菌脱除+, -恶臭的试验研究=?>&哈尔

, ）09A0@&：滨建筑大学学报!,..,!, （=$>周凤霞! 白京生&环境微生物=%>&北京B 化学工业出版社!

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, ）"/A"#&技术进展=?>&能源环境保护!,..$!"/（：马艳玲! 赵景联! 杨伯伦&微生物法处理含硫工业废气

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