如何在工业化进程日趋深入的当下，减少污染物排放、改善大气环境?如何将含硫烟气变为环境友好、可循环利用的物质?日前，南京工业大学食品与轻工学院院长胡永红教授团队研发的生物脱硫技术取得突破性进展，在中国石化西南油气分公司牵头组织的“十条龙”项目“高硫高酸天然气短流程低碳化净化技术开发与工业应用”出龙工作推进会上，该技术的净化效果获得使用方肯定。
开发生物滴滤塔技术
一直以来，胡永红带领团队深耕生物科技领域。近十多年来，她带领团队聚焦生物脱硫技术展开研究，与南化研究院合作开发了生物滴滤塔技术。“利用微生物这群小小的环保卫士，来一场针对硫化物的精准打击。”谈及其运行原理，胡永红形象地比喻道。
胡永红团队的技术主要用在脱除天然气中的二氧化硫。为什么要脱硫?胡永红介绍说，天然气中含有的二氧化硫和硫化氢等气体，不仅影响人体健康，而且易燃易爆。
生物滴滤塔主要由碱吸收池、厌氧反应器和好氧反应器3部分组成，采用三步一循环法进行脱硫。第一步是将含有二氧化硫的天然气通入碱吸收池，使二氧化硫转化为亚硫酸根离子和硫酸根离子；第二步将含有两种离子的溶液通入厌氧反应器，转化为硫离子；第三步是含硫离子的溶液通入好氧反应器，使硫离子转化为生物硫黄和少量的硫酸根离子。一循环是指少量的硫酸根离子会通过循环系统再次进行处理。脱硫的过程就是将有害的二氧化硫气体转化为无害的、可用于农业生产的生物硫黄，达到绿色环保的目的。
驯化特种微生物菌株
当下，业界含硫烟气净化方法近百种，常用技术分为湿法脱硫和干法脱硫，但这两种脱硫工艺均存在能耗高、处理费用贵、废水和污泥处置难等问题。为解决这些问题，科研工作者们竞相研发能耗低、效率高、绿色环保的新型脱硫技术，于是生物脱硫成为“团宠”。
生物脱硫技术像是请了一群微生物“清洁工”，它们悄无声息地潜入烟气中，将那些不受欢迎的硫化合物“请出”，整个过程温和而高效。胡永红举例说，就好比家里的鱼缸水脏后，并不是直接倒掉换水，而是放入一些能够分解杂质的鱼儿或水草，让它们在享受美食的同时，也帮助净化水质。
胡永红带领团队经过数千次实验，成功筛选并驯化了那些能“吃掉”硫化物的微生物。它们便是硫酸盐还原菌系列、硫氧化细菌系列等一批拥有自主知识产权的高活性、高耐受性的特种微生物菌株。据该团队博士生王梓腾介绍，生物滴滤塔中碱液将烟气中二氧化硫吸收并转化为硫酸根和亚硫酸根后，正是通过硫酸盐还原菌将硫酸根和亚硫酸根还原成硫离子。随后，硫氧化菌把硫离子转化为生物硫黄，进而实现烟气中硫的资源化利用。
工业应用经济效益显著
该生物脱硫技术在西南油气田彭州3号脱硫站实现了工业应用。“尾气焚烧炉烟气经生物脱硫后，二氧化硫浓度从6500毫克/标准立方米降至小于10毫克/标准立方米，二氧化硫去除率达到99.8%。”胡永红介绍说。
目前，团队已与中石油、中石化下属多家石化企业达成合作协议，助力天然气中含硫废气的脱除，帮助企业实现超低排放。
胡永红表示，他们研发的“生物还原—生物氧化”联合工艺，通过微生物的还原和氧化作用，不仅实现了硫化物的高效转化和单质硫的回收，还解决了原络合铁脱硫系统硫黄堵塞问题。这种设计减少了占地面积，简化了操作流程，降低了运营成本，提高了生物脱硫效率。中国石化西南油气分公司徐秦川表示，采用胡永红团队的设备与技术后，能耗较使用原有技术下降10%以上。
此外，微生物脱硫实现对烟气中含硫化合物的充分利用，转化得到的生物硫黄经分离提纯后还可作为化工行业原料进行深度加工利用，应用于医疗化工等领域，减少对自然资源的开采，实现可持续发展。
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