[发明专利]一种喜温嗜酸硫杆菌去除沼气中硫化氢的方法

说明书

本发明公开了一种喜温嗜酸硫杆菌去除沼气中硫化氢的方法，将待处理的沼气通入喜温嗜酸硫杆菌的发酵液中，通过喜温嗜酸硫杆菌的发酵去除沼气中的硫化氢，发酵温度为40~45℃。所述喜温嗜酸硫杆菌为中国微生物菌种保藏中心保藏的菌种编号为1.7296的菌株。喜温嗜酸硫杆菌的发酵液中菌体活细胞数为2.0×10⁶个/mL~10.0×10⁶个/mL。本方法具有操作方便，工艺流程简单，提高资源利用价值，节省费用、提高脱硫效率等优点，可以稳定高效地脱除沼气中的硫化氢，将有助于提高沼气利用水平，突破沼气脱硫难题。

技术领域

本发明属于生物能源技术领域，具体涉及一种喜温嗜酸硫杆菌去除沼气中硫化氢的方法。

背景技术

随着经济的高速发展，世界各地能源需求量日益上升。在能源结构中，以石油、煤炭等为主的化石能源依旧占据着主体地位，人类若过分依赖这些传统化石能源，其不可再生性必将引起能源危机。沼气作为一种新兴的绿色能源逐渐引起人们的重视。沼气是一种混合气体，一般含CH₄为60%~70%，CO₂为30%~40%，少量的H₂S、水汽、NH₃等。其中硫化氢对人身安全、环境以及设备都有较大的危害。对于人身安全，硫化氢对粘膜有较强的刺激作用，是强烈的神经毒物。对于环境而言，硫化氢对水体和空气都有污染，燃烧产生的二氧化硫导致酸雨的产生。对于设备，在原油开采，储备运输和加工过程中具有腐蚀危害，严重会造成重大安全事故。沼气用途不同，对H₂S含量的要求也不同，相应国家及行业标准规定：若利用沼气发电，则H₂S的浓度需小于等于200~300mg/m³；若将沼气作为车用燃料或并入燃气管网，则H₂S的浓度需小于等于15 mg/m³。沼气中H₂S的质量浓度一般为1~12g/m³，远远超过标准中的规定，若不进行预处理，沼气中含有的 H₂S会腐蚀金属管道、仪器仪表等。因此，沼气在综合利用前必须进行H₂S脱除。

无论是国内还是国外，硫化氢脱除方法都有不少，简单的可以分为湿法脱硫、干法脱硫和生物脱硫。湿法脱硫是通过氢氧化钠、氨水等特定的溶剂，与硫化氢反应来脱除硫化氢的一种方法，通过氧气对溶剂的作用达到溶剂的循环利用。由于氢氧化钠的流速和流量的影响，硫化氢并不能完全溶解在起其中，并在溶解过程中会产生硫代硫酸盐，这些都将影响脱硫效果，而且还有投资多、运行管理复杂、脱硫成本高和吸收液需更换等问题。干法脱硫是一种利用氧气，以氧化铁作为氧化剂将硫化氢氧化为单质硫或者硫化物的一种脱硫方式。单质硫在吸收过程中起到了一个催化的作用。但干法脱硫技术有装置占地面积大、操作不连续、脱硫剂不易再生、不易更换和脱硫效率低等问题。生物脱硫技术是通过微生物代谢途径将H₂S转化为硫酸盐或者单质硫的一种脱除技术。但其脱硫的稳定性容易受到环境温度的影响。

硫化物氧化菌主要分为三类：丝状硫细菌、光合硫细菌和无色硫细菌，大部分属于化能自养型。其中硫杆菌属是土壤和自然水体中最常见的一种无色硫细菌，一般为无芽孢的短杆菌，革兰氏阴性，端生鞭毛，能将硫化物氧化成单质硫或硫酸盐，或将硫代硫酸盐氧化为硫酸盐。迄今为止，人们已经证实硫杆菌属有8种：氧化硫硫杆菌，排硫硫杆菌，脱氮硫杆菌，氧化亚铁硫杆菌，那不勒斯硫杆菌，新型硫杆菌，中间硫杆菌和代谢不全硫杆菌。其中前4种在硫酸盐废水处理研究中应用最为广泛。

喜温嗜酸硫杆菌(Acidithiobacillus caldus)是嗜酸硫杆菌属(Acidithiobacillus)中惟一的适度嗜热菌，嗜酸好氧，是一种化能自养的革兰氏阴性菌，以硫或还原性的硫化物为能量来源，以空气中的 CO₂为碳源，并吸收氮、磷等无机营养物质合成菌体细胞，一般会将硫粉、HS^-和 H₂S氧化H₂SO₄。