论文作者：王乃光，温 高，陈江平，刘启旺

摘要：本文把微生物技术与化工技术结合，提出液相生化法烟气脱硫的构想。经过近一年的室内空白实验、原理实验、条件实验，证实我们发现、培养的微生物DYB具有参与硫素转化的功能，同时作为电厂废弃物粉煤灰可以提供过渡金属氧化物，能起到催化氧化的作用。将二者在一定的酸度下有机结合，能够达到烟气脱硫的目的。该法又经过近半年的电厂中间试验，从设备以及实验条件，包括DYB菌数、Fe3＋浓度、PH值、液气比L/G、进气SO2浓度等条件进行了进一步优化，从而为液相生化法烟气脱硫的工业化试验积累了可靠的经验与数据。

关键词：液相生化法 烟气脱硫 试验 研究

　　燃煤锅炉的烟气污染是大气污染的主要污染源，是环境治理的主要对象．因现有治理技术投资大，运行费用高，使得烟气治理困难重重．因此，探索新的烟气脱硫途径，确保电力工业的可持续发展，已成为科技工作者竞相攻克的难关．

　　鉴于此目的，我们在充分消化吸收国内外烟气脱硫技术的基础上，把微生物技术与化工技术结合起来，提出了液相生化法烟气脱硫的崭新构想。

　　1  生化法脱硫机理

　　生化法脱硫的原理涉及两个方面：一是微生物脱硫机理，一是过渡金属离子的催化氧化机理．前者是微生物参与硫素循环的各个过程，将无机还原态硫氧化成硫酸，同时完成过渡金属离子由低价态向高价态转化的过程；后者是利用过渡金属高价离子的强氧化性在溶液中的电子转移，将亚硫酸氧化成硫酸．二者相互依赖、相互补充，达到脱硫的目的．

　　1.1  微生物法脱硫的机理

　　目前，微生物脱硫机理的研究，提出了许多假说，比较成熟的有两种：直接氧化作用和间接氧化作用^[2]．其中间接氧化是将溶液中的亚铁离子氧化为高铁离子(细菌的作用)，高铁离子再氧化酸性废气(化学氧化)，本身被还原为亚铁离子，实现可逆循环^[3]脱硫，机理如下：

　　             2FeSO₄+1/20₂+H₂S0₄ Fe₂(SO)₃+H₂0                     (1)

　　              H₂S+Fe₂(SO₄)₃2FeSO₄+H₂SO₄+S                  (2)

　　利用上述原理进行工业废气H₂S的脱除，已有不少研究，应用于锅炉烟气SO₂的脱除还未见报道．锅炉烟气中的硫化物主要是SO₂，SO₂的还原性不及H₂S．但SO₂的溶水性很好，在水溶液中可以引起连锁化学反应，即：

　　            S0₂+H₂O→H₂SO₃，                              (3)

　　            H₂SO₃→ H^＋+ HSO₃^3-                            (4)

　　            HSO₃^-  → H^＋+SO₃^2-                              (5)

　　由上面化学反应看出，溶液中酸度的增高不利于SO₂的溶解和脱除．而我们用粉煤灰制成的悬浮液，充分与烟气交换，一方面溶液中的Fe^3＋可直接将SO₂氧化成硫酸，Fe^3＋自身还原成Fe^2＋离子；另一方面溶液可以将S0₂带下，在pH=2.0～4.5的溶液中，由微生物进行脱硫处理，同时把H⁺变成H₂O，把Fe²⁺又转化为Fe³⁺离子，以维持吸收液的循环，达到脱硫的目的。

　　1.2  过渡金属Fe^3＋/Fe^2＋的催化氧化机理

　　过渡金属Fe³⁺离子对S(Ⅳ)的吸收作用已被前人证实^[4]．它的反应机理为氧化还原和催化氧化，包括自由基机理和半导体催化机理．而铁的液相反应符合半导体催化(或过渡态催化)机理。Brandt等人对Fe³⁺使S(Ⅳ)在水溶液中的自动催化氧化作用作了详细的研究．他提出了如下方案：

　　由上述反应看出，溶液中将亚硫酸催化氧化成硫酸的关键是三价铁离子的还原反应．而控制Fe³⁺还原反应的主要步骤是Fe(Ⅲ)－HSO₃^－复合物的生成和分解，增加Fe³⁺、S(Ⅳ)浓度有利于Fe^3＋还原反应的进行，Brandt的研究发现，当C_Fe3+：Cs_（Ⅳ）=l:10时，S(Ⅳ)向S(Ⅵ)转化速率几乎保持稳定．

　　上述反应中联系和维持Fe³⁺氧化还原反应的纽带是自由基团SO₃^·－的传递与终止．SO₃^·－的产生可以诱发Fe³⁺大量的生成，在有氧参与的情况下，SO₃^·－很快与O₂结合成SO₅^·－,SO₅^·－是很强的氧化剂，它能迅速将Fe^2＋氧化成Fe^3＋，以维持上述的还原反应．但当氧耗尽时，SO₅^·－不再生成，SO₃^·－因不转化而过剩，导致Fe²⁺不能氧化成Fe³⁺，使氧化还原反应终止．

　　合理地把微生物脱硫和Fe³⁺的催化氧化脱硫结合起来，利用微生物迅速将Fe²⁺转化为Fe³⁺，弥补Fe³⁺还原为Fe^2＋后形成的不足，在微生物最佳繁殖pH＝2.0～4.5的环境下，也是Fe³⁺对S0₂氧化最佳的pH值，可以有效地降低SO₂的排放量．其脱硫示意如图1所示．

　　2  实验

　　2.1  实验装置

　　图2  试验装置与流程图

　　实验装置参照呼和浩特发电厂Venturi除尘器进行设计，由于室内空间所限，有些部分未能按电厂Venturi除尘器缩小比例制作。大部分以作用件组合而成。实验装置如图2所示。

　　实验材料：自来水、呼和浩特发电厂电除尘器产粉煤灰、液态SO₂、Fe₂O₃、微生物DYB等．呼和浩特发电厂电除尘器产粉煤灰有关成分见表1所示。

　　表1  呼厂粉煤灰成分