生物脫硫技術(shù)課件

煤炭微生物脫硫技術(shù)煤炭微生物脫硫技術(shù)1

煤中含硫量約0．1％～10％，煤中硫元素對(duì)煤炭的利用極為不利。

燃燒時(shí)，生成二氧化硫污染環(huán)境(酸雨)，腐蝕設(shè)備；煉焦時(shí)，60％的硫進(jìn)入焦炭，使生鐵變脆；氣化時(shí)，生成二氧化硫，使催化劑中毒、腐蝕設(shè)備；堆放時(shí)，硫鐵礦高的煤易氧化和自然。根據(jù)國(guó)家有關(guān)規(guī)定，煉焦和發(fā)電用煤含硫量必須在1％以下，一般用煤含硫量必須在1．5％以下。研究高效低成本的煤炭脫硫技術(shù)，將有很大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保意義。1.背景煤中含硫量約0．1％～10％，煤中硫元素對(duì)煤炭的利用極22.煤炭中硫的存在形式

煤中主要以無(wú)機(jī)硫和有機(jī)硫兩種種形式存在，

無(wú)機(jī)硫占60%~70%，主要有硫鐵礦和硫酸鹽礦，

有時(shí)還含有微量元素硫。

有機(jī)硫種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜但含量較低，有機(jī)大都與煤化學(xué)結(jié)構(gòu)的碳骨架相結(jié)合，如硫醇類-SH,硫醚類（R-SR'）,硫醌類等。2.煤炭中硫的存在形式3

目前，煤炭脫硫常用的微生物有：硫桿菌屬、細(xì)小螺旋菌屬、硫化葉菌屬、假單胞菌屬、貝氏硫細(xì)菌屬、埃希氏菌屬等。

脫除無(wú)機(jī)硫的微生物主要有：氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌等。

脫除有機(jī)硫的微生物主要有：假單胞菌、不動(dòng)桿菌、根瘤菌等。3.脫硫微生物目前，煤炭脫硫常用的微生物有：硫桿菌屬、細(xì)小螺旋菌4生物脫硫技術(shù)課件5（1）.無(wú)機(jī)硫的脫除原理：黃鐵礦在潮濕富含氧氣地環(huán)境中，能夠自發(fā)而緩慢的氧化為硫酸根和亞鐵離子，并放出熱量；當(dāng)環(huán)境中存在某些嗜酸的硫桿菌時(shí)，此反應(yīng)速率將大大加快。其作用方式可分為直接作用和間接作用。直接作用：指黃鐵礦作為微生物的能源物質(zhì)，即微生物在使煤中黃鐵礦發(fā)生降解生成高價(jià)鐵離子和硫酸根的同時(shí)，利用釋放的能量進(jìn)行新陳代謝。間接作用：指微生物催化氧化黃鐵礦生成硫酸根和鐵離子，該鐵離子作為強(qiáng)氧化劑與金屬硫化物反應(yīng)，將黃鐵礦硫氧化為硫酸根或元素硫。

4.煤炭微生物脫硫原理（1）.無(wú)機(jī)硫的脫除原理：黃鐵礦在潮濕富含氧氣地環(huán)境中，能夠6相關(guān)反應(yīng)方程式：2FeS2+7O2+2H2O→2FeSO4+2H2SO44FeSO4+O2+2H2SO4→Fe2（SO4）3+2H2OFeS2+Fe2（SO4）3→3FeSO4+2S2S+3O2+2H2O→2H2SO4相關(guān)反應(yīng)方程式：7（2）.有機(jī)硫的脫除原理：二苯并噻吩（DBT）在煤炭中含量最高。微生物分解二苯并噻吩（DBT）有兩條途徑，一是通過(guò)分解煤的結(jié)構(gòu)使二苯并噻吩溶于水，而不直接作用于二苯并噻吩的S原子；二是只作用于二苯并噻吩的s原子，而不破環(huán)煤的結(jié)構(gòu)，使硫變成溶于水的硫酸鹽。煤中有機(jī)硫多存在于煤的多環(huán)結(jié)構(gòu)中，它與碳、氫、氧等元素牢固的結(jié)合，因此采用微生物脫除有機(jī)硫的方法(種類和機(jī)理)與脫除無(wú)機(jī)硫大不不同，工藝流程也很復(fù)雜。目前還在試驗(yàn)階段。（2）.有機(jī)硫的脫除原理：8

煤炭脫硫可分為：燃前脫硫、燃中固硫、燃后煙氣脫硫。

常用的煤炭微生物脫硫方法有：生物浸出法、表面處理浮選法和生物選擇性絮凝法等。5.煤炭微生物脫硫方法煤炭脫硫可分為：燃前脫硫、燃中固硫、燃后煙氣脫硫。91)生物浸出脫硫：其實(shí)質(zhì)是一個(gè)生物氧化過(guò)程，微生物作催化劑，使可燃硫(主要是黃鐵礦等還原價(jià)態(tài)的硫)轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢扇剂?主要是硫酸鹽等高價(jià)態(tài)的硫)，微生物用硫在這個(gè)過(guò)程中發(fā)生氧化反應(yīng)所釋放出能量完成新陳代謝。優(yōu)點(diǎn)：是裝置簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)：是處理時(shí)間較長(zhǎng)，浸出廢液不能及時(shí)處理，容易造成二次污染。1)生物浸出脫硫：其實(shí)質(zhì)是一個(gè)生物氧化過(guò)程，微生物作催化劑，102)表面處理浮選法：微生物加入煤漿中，通過(guò)預(yù)處理，使之與煤漿充分混合，然后給入浮選裝置。微生物附著在黃鐵礦顆粒表面，或使其表面氧化，或改變黃鐵礦的表面活性，使其易溶于浮選液，從而進(jìn)入尾礦。煤粒表面仍然保持良好的疏水性，隨氣泡浮上水面，從而把煤和黃鐵礦分開(kāi)。優(yōu)點(diǎn)：時(shí)間較短。缺點(diǎn)：適用范圍較窄，管理復(fù)雜性和運(yùn)行成本高。2)表面處理浮選法：微生物加入煤漿中，通過(guò)預(yù)處理，使之與煤漿113)微生物一絮凝法：它是采用疏水的細(xì)菌吸附于煤表面，通過(guò)細(xì)菌的吸附，使煤粒形成穩(wěn)定的絮團(tuán)，但該細(xì)菌很少吸附到黃鐵礦表面。其實(shí)質(zhì)是利用細(xì)菌對(duì)不同礦物絮凝能力的不同，實(shí)現(xiàn)煤與黃鐵礦的分離。此法較新穎，研究和應(yīng)用比較少，還有待于進(jìn)一步研究和推廣。3)微生物一絮凝法：它是采用疏水的細(xì)菌吸附于煤表面，通過(guò)細(xì)菌12(1)煤炭粒度：煤樣粒度要適中。過(guò)粗時(shí)，降低了黃鐵礦顆粒和微生物細(xì)胞的接觸概率和黏著概率，減弱了細(xì)菌在黃鐵礦顆粒表面的吸附強(qiáng)度，而使黃鐵礦的抑制減弱，導(dǎo)致脫硫率的下降；過(guò)細(xì)時(shí)，由于煤泥罩蓋等將造成脫硫率下降。(2)菌種類型。菌體是脫硫過(guò)程的主體，菌體脫硫的效率直接影響除硫的效果。菌體細(xì)胞濃度，在菌礦反應(yīng)過(guò)程中，存在最佳細(xì)胞濃度。(3)菌體生長(zhǎng)環(huán)境。微生物對(duì)環(huán)境是十分敏感的。主要包括：溫度、PH值，營(yíng)養(yǎng)液(或懸浮液)的濃度、以及碳源、氮源、能源、無(wú)機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子等營(yíng)養(yǎng)素。研究表明，微生物對(duì)生長(zhǎng)條件的要求相當(dāng)苛刻，過(guò)高過(guò)低都會(huì)抑制其生長(zhǎng)。7.脫硫的影響因素7.脫硫的影響因素131)脫硫效率低。2)煤炭微生物脫硫的許多機(jī)理尚未弄清。3)脫硫微生物菌種不多，脫硫效果好的菌種少。4)煤炭微生物脫硫方法有局限性。5)煤炭微生物脫硫成本較高。6)煤炭脫硫的處理量受到限制。8.脫硫存在的問(wèn)題1)脫硫效率低。8.脫硫存在的問(wèn)題14

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、煤炭消費(fèi)量的增加，為建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)，促進(jìn)能源環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，研究和開(kāi)發(fā)出高效低成本的煤炭脫硫技術(shù)顯得尤為重要。

目前的研究大多處于實(shí)驗(yàn)室階段，我國(guó)對(duì)煤炭微生物脫硫應(yīng)用的研究還很薄弱，研開(kāi)適合我國(guó)國(guó)情的煤炭微生物脫硫技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。9.展望隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、煤炭消費(fèi)量的增加，為建設(shè)環(huán)境友好型社15煤炭微生物脫硫技術(shù)煤炭微生物脫硫技術(shù)16

煤中含硫量約0．1％～10％，煤中硫元素對(duì)煤炭的利用極為不利。

燃燒時(shí)，生成二氧化硫污染環(huán)境(酸雨)，腐蝕設(shè)備；煉焦時(shí)，60％的硫進(jìn)入焦炭，使生鐵變脆；氣化時(shí)，生成二氧化硫，使催化劑中毒、腐蝕設(shè)備；堆放時(shí)，硫鐵礦高的煤易氧化和自然。根據(jù)國(guó)家有關(guān)規(guī)定，煉焦和發(fā)電用煤含硫量必須在1％以下，一般用煤含硫量必須在1．5％以下。研究高效低成本的煤炭脫硫技術(shù)，將有很大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保意義。1.背景煤中含硫量約0．1％～10％，煤中硫元素對(duì)煤炭的利用極172.煤炭中硫的存在形式

煤中主要以無(wú)機(jī)硫和有機(jī)硫兩種種形式存在，

無(wú)機(jī)硫占60%~70%，主要有硫鐵礦和硫酸鹽礦，

有時(shí)還含有微量元素硫。

有機(jī)硫種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜但含量較低，有機(jī)大都與煤化學(xué)結(jié)構(gòu)的碳骨架相結(jié)合，如硫醇類-SH,硫醚類（R-SR'）,硫醌類等。2.煤炭中硫的存在形式18

目前，煤炭脫硫常用的微生物有：硫桿菌屬、細(xì)小螺旋菌屬、硫化葉菌屬、假單胞菌屬、貝氏硫細(xì)菌屬、埃希氏菌屬等。

脫除無(wú)機(jī)硫的微生物主要有：氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌等。

脫除有機(jī)硫的微生物主要有：假單胞菌、不動(dòng)桿菌、根瘤菌等。3.脫硫微生物目前，煤炭脫硫常用的微生物有：硫桿菌屬、細(xì)小螺旋菌19生物脫硫技術(shù)課件20（1）.無(wú)機(jī)硫的脫除原理：黃鐵礦在潮濕富含氧氣地環(huán)境中，能夠自發(fā)而緩慢的氧化為硫酸根和亞鐵離子，并放出熱量；當(dāng)環(huán)境中存在某些嗜酸的硫桿菌時(shí)，此反應(yīng)速率將大大加快。其作用方式可分為直接作用和間接作用。直接作用：指黃鐵礦作為微生物的能源物質(zhì)，即微生物在使煤中黃鐵礦發(fā)生降解生成高價(jià)鐵離子和硫酸根的同時(shí)，利用釋放的能量進(jìn)行新陳代謝。間接作用：指微生物催化氧化黃鐵礦生成硫酸根和鐵離子，該鐵離子作為強(qiáng)氧化劑與金屬硫化物反應(yīng)，將黃鐵礦硫氧化為硫酸根或元素硫。

4.煤炭微生物脫硫原理（1）.無(wú)機(jī)硫的脫除原理：黃鐵礦在潮濕富含氧氣地環(huán)境中，能夠21相關(guān)反應(yīng)方程式：2FeS2+7O2+2H2O→2FeSO4+2H2SO44FeSO4+O2+2H2SO4→Fe2（SO4）3+2H2OFeS2+Fe2（SO4）3→3FeSO4+2S2S+3O2+2H2O→2H2SO4相關(guān)反應(yīng)方程式：22（2）.有機(jī)硫的脫除原理：二苯并噻吩（DBT）在煤炭中含量最高。微生物分解二苯并噻吩（DBT）有兩條途徑，一是通過(guò)分解煤的結(jié)構(gòu)使二苯并噻吩溶于水，而不直接作用于二苯并噻吩的S原子；二是只作用于二苯并噻吩的s原子，而不破環(huán)煤的結(jié)構(gòu)，使硫變成溶于水的硫酸鹽。煤中有機(jī)硫多存在于煤的多環(huán)結(jié)構(gòu)中，它與碳、氫、氧等元素牢固的結(jié)合，因此采用微生物脫除有機(jī)硫的方法(種類和機(jī)理)與脫除無(wú)機(jī)硫大不不同，工藝流程也很復(fù)雜。目前還在試驗(yàn)階段。（2）.有機(jī)硫的脫除原理：23

煤炭脫硫可分為：燃前脫硫、燃中固硫、燃后煙氣脫硫。

常用的煤炭微生物脫硫方法有：生物浸出法、表面處理浮選法和生物選擇性絮凝法等。5.煤炭微生物脫硫方法煤炭脫硫可分為：燃前脫硫、燃中固硫、燃后煙氣脫硫。241)生物浸出脫硫：其實(shí)質(zhì)是一個(gè)生物氧化過(guò)程，微生物作催化劑，使可燃硫(主要是黃鐵礦等還原價(jià)態(tài)的硫)轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢扇剂?主要是硫酸鹽等高價(jià)態(tài)的硫)，微生物用硫在這個(gè)過(guò)程中發(fā)生氧化反應(yīng)所釋放出能量完成新陳代謝。優(yōu)點(diǎn)：是裝置簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)：是處理時(shí)間較長(zhǎng)，浸出廢液不能及時(shí)處理，容易造成二次污染。1)生物浸出脫硫：其實(shí)質(zhì)是一個(gè)生物氧化過(guò)程，微生物作催化劑，252)表面處理浮選法：微生物加入煤漿中，通過(guò)預(yù)處理，使之與煤漿充分混合，然后給入浮選裝置。微生物附著在黃鐵礦顆粒表面，或使其表面氧化，或改變黃鐵礦的表面活性，使其易溶于浮選液，從而進(jìn)入尾礦。煤粒表面仍然保持良好的疏水性，隨氣泡浮上水面，從而把煤和黃鐵礦分開(kāi)。優(yōu)點(diǎn)：時(shí)間較短。缺點(diǎn)：適用范圍較窄，管理復(fù)雜性和運(yùn)行成本高。2)表面處理浮選法：微生物加入煤漿中，通過(guò)預(yù)處理，使之與煤漿263)微生物一絮凝法：它是采用疏水的細(xì)菌吸附于煤表面，通過(guò)細(xì)菌的吸附，使煤粒形成穩(wěn)定的絮團(tuán)，但該細(xì)菌很少吸附到黃鐵礦表面。其實(shí)質(zhì)是利用細(xì)菌對(duì)不同礦物絮凝能力的不同，實(shí)現(xiàn)煤與黃鐵礦的分離。此法較新穎，研究和應(yīng)用比較少，還有待于進(jìn)一步研究和推廣。3)微生物一絮凝法：它是采用疏水的細(xì)菌吸附于煤表面，通過(guò)細(xì)菌27(1)煤炭粒度：煤樣粒度要適中。過(guò)粗時(shí)，降低了黃鐵礦顆粒和微生物細(xì)胞的接觸概率和黏著概率，減弱了細(xì)菌在黃鐵礦顆粒表面的吸附強(qiáng)度，而使黃鐵礦的抑制減弱，導(dǎo)致脫硫率的下降；過(guò)細(xì)時(shí)，由于煤泥罩蓋等將造成脫硫率下降。(2)菌種類型。菌體是脫硫過(guò)程的主體，菌體脫硫的效率直接影響除硫的效果。菌體細(xì)胞濃度，在菌礦反應(yīng)過(guò)程中，存在最佳細(xì)胞濃度。(3)菌體生長(zhǎng)環(huán)境。微生物對(duì)環(huán)境是十分敏感的。主要包括：溫度、PH值，營(yíng)養(yǎng)液(或懸浮液)的濃度、以及碳源、氮源、能源、無(wú)機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子等營(yíng)養(yǎng)素。研究表明，微生物對(duì)生長(zhǎng)條件的要求相當(dāng)苛刻，過(guò)高過(guò)低都會(huì)抑制其生長(zhǎng)。7.脫硫的影響因素7.脫硫的影響因素281)脫硫效率低。2)煤炭微生物脫硫的許多機(jī)理尚未弄清。3)脫硫微生物菌種不多，脫硫效果好的菌種少。4)煤