本發(fā)明涉及一種煙氣中SO₂和Hg的同步生化脫除的方法，屬于工業(yè)煙氣治理領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

我國工業(yè)鍋爐是除燃煤電廠之外的燃煤大戶，在燃煤鍋爐的煙氣中，SO₂和Hg是主要成分。煤中的硫、汞等氧化或升華后進(jìn)入煙氣，其中硫氮氧化燃燒形成二氧化硫、氮氧化物，汞揮發(fā)形成化合物及單質(zhì)汞，對(duì)區(qū)域環(huán)境和人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。目前煙氣中氮氧化物處理相對(duì)成熟，但關(guān)于二氧化硫、汞的協(xié)同去除研究仍有較大空間。

如今燃煤工業(yè)鍋爐煙氣脫硫主要采用鈣法脫硫和氨法脫硫，煙氣中汞的排放，主要利用成熟的除塵、脫硫等技術(shù)進(jìn)行協(xié)同減排控制。鈣法脫硫的副產(chǎn)脫硫石膏，因含有重金屬及游離氧化鈣而適用范圍受限，堆置填埋會(huì)對(duì)土壤環(huán)境和地下水環(huán)境造成潛在威脅。氨法脫硫的副產(chǎn)硫酸銨中累積有多種重金屬，施用農(nóng)田會(huì)對(duì)食品安全和土壤環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。而我國硫資源相對(duì)貧缺，硫磺每年進(jìn)口量過千萬噸，從硫資源利用、環(huán)境保護(hù)及可持續(xù)發(fā)展的需要出發(fā)，我國的煙氣脫硫應(yīng)優(yōu)先選用回收法。

對(duì)于煙氣中的汞與二氧化硫的協(xié)同去除，目前國內(nèi)外均做了大量的研究。吳忠標(biāo)、瞿贊等利用臭氧與氧化促進(jìn)劑的濕法聯(lián)合工藝；寧平等采用硫化氨等對(duì)工業(yè)爐窯中二氧化硫和重金屬的同步脫除，相關(guān)研究實(shí)現(xiàn)了煙氣中硫汞硝的協(xié)同去除，但也存在藥劑與能源消耗較大、工藝復(fù)雜等不足，尤其是硫資源不能夠回收。

硫酸鹽還原菌是指一類能夠通過異化作用還原硫酸鹽的細(xì)菌（sulfate reducing bacteria，SRB）的統(tǒng)稱，其生長雖然緩慢，但有極強(qiáng)的生存能力且分布廣泛。

利用硫酸鹽還原菌將煙氣中SO₂轉(zhuǎn)化為還原態(tài)硫；采用生化處理出水對(duì)煙氣的淋洗，還原態(tài)硫與煙氣中SO₂、Hg反應(yīng)生成單質(zhì)硫、HgS，實(shí)現(xiàn)煙氣中SO₂和Hg的同步去除。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于改進(jìn)現(xiàn)有的煙氣脫硫方法，提供一種利用硫酸鹽還原菌，同步脫除煙氣中SO₂和Hg，并回收有用資源的方法。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種煙氣中SO₂和Hg同步生化脫除的方法，按以下步驟進(jìn)行：

（1）利用除塵器對(duì)煙氣進(jìn)行除塵，然后用換熱器回收熱量，使煙氣溫度降至120~165℃除塵器和換熱器均為常規(guī)設(shè)備；

（2）降溫后的煙氣經(jīng)水淋洗2~5s得淋洗液；

（3）淋洗液進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器，厭氧反應(yīng)器中載有硫酸鹽還原菌（SRB）和碳源（碳源用于為硫酸鹽還原菌提供營養(yǎng)物質(zhì)），SRB與淋洗液的體積比為5~20%，碳源與淋洗液體積比為20~45%，厭氧反應(yīng)器溫度維持在15~60℃，pH維持在3~9，淋洗液在反應(yīng)器中水力停留時(shí)間（HRT）為6~10h，使COD/SO₃^2-維持在1.2~6.4，與硫酸鹽還原菌充分接觸反應(yīng)，淋洗液中亞硫酸根被轉(zhuǎn)化為H₂S、HS^-、S^2-，反應(yīng)式如下：

反應(yīng)完成后將淋洗液排出，為生化處理出水；

（4）生化處理出水含有還原態(tài)硫H₂S、HS^-、S^2-及H⁺等，用生化處理出水代替步驟（2）中的水用于煙氣淋洗，與SO₂和Hg生成硫磺以及HgS沉淀，反應(yīng)式如下：

淋洗液經(jīng)平流沉淀池，硫磺浮在表面，通過打撈分離出來進(jìn)行回收；HgS沉淀在底部，通過過濾分離出來，可以用作著色劑，例如顏料、火漆、防腐劑。

厭氧反應(yīng)器可以有以下幾種：厭氧活性污泥、厭氧流化床、厭氧濾池、升流式厭氧污泥層（UASB）、顆粒污泥膨脹床（EGSB）、厭氧生物轉(zhuǎn)盤等。

硫酸鹽還原菌可以有以下幾種：脫硫弧菌屬（Desulfovibrio）、脫硫腸狀菌屬（Desulfotomaculum）、脫硫單胞菌屬（Desulfomonas）、脫硫葉菌屬（Desulfobulbus）、脫硫菌屬（Desulfobacter）、脫硫球菌屬（Desulfococcus）、脫硫線菌屬（Desulfonema）、脫硫八疊球菌屬（Desulfosarcina）、脫硫桿菌屬（Desulfobacterium）和脫硫單胞菌屬（Desulfuromonas）等。

碳源為人工配制的培養(yǎng)基，或者利用農(nóng)作物、食品、發(fā)酵、生物制藥廢水等。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

1、本發(fā)明采用生化法同步脫除SO₂和Hg，可以有效降低傳統(tǒng)以鈣法和氨法煙氣脫硫的成本，使操作更加簡便，同時(shí)消除了二次污染；

2、本發(fā)明反應(yīng)過程簡單，實(shí)現(xiàn)以廢治廢，治理煙氣的同時(shí)實(shí)現(xiàn)硫及Hg的資源化回收；

3、可以用于電站鍋爐、工業(yè)鍋爐以及生活鍋爐，應(yīng)用廣泛。

附圖說明

圖1為本發(fā)明流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，下述實(shí)施例是說明性的，不是限定性的，以下實(shí)施例不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

如圖1所示，某電廠發(fā)電鍋爐煙氣中含SO₂：3500mg/m³，Hg：1.2mg/m³。

（1）利用除塵器對(duì)煙氣進(jìn)行除塵，然后用換熱器回收熱量，使煙氣溫度降至120℃；

（2）用生化處理出水淋洗煙氣（首先用水淋洗啟動(dòng)反應(yīng)）5s，SO₂和Hg與生化處理出水中S^2-和H⁺等發(fā)生反應(yīng)生成HgS和硫磺，淋洗液中的亞硫酸根濃度=1850mg/L，汞去除效率穩(wěn)定大于90%；HgS經(jīng)平流沉淀池沉淀過濾分離，浮在水面的硫磺打撈起來，實(shí)現(xiàn)其資源化回收利用；

（3）將淋洗液通入到載有硫酸鹽還原菌和碳源的厭氧反應(yīng)器中，該反應(yīng)器采用厭氧活性污泥，硫酸鹽還原菌菌種是脫硫弧菌屬的Desulfovibrio desulfuricans種，碳源為人工配制的培養(yǎng)基，包括0.015~0.3％g/mL的(NH₄)₂SO₄，0.01~0.4％g/mL的KH₂PO₄，0.05％g/mL的MgSO₄·7H₂O，0.001％g/mL的Ca(NO₃)₂，0.001~4％g/mL的FeSO₄·7H₂O（用于提供亞鐵離子）和0.5~1％g/mL的亞硫酸鹽、連二硫酸鹽或連四硫酸鹽（用于提供還原態(tài)硫或單質(zhì)硫），SRB與淋洗液的體積比為5%，碳源與淋洗液體積比為30%，反應(yīng)器溫度為60℃、pH=3、COD/SO₃^2-=3.5，HRT=6h，淋洗液中亞硫酸根轉(zhuǎn)化為H₂S、HS^-、S^2-；反應(yīng)完成后將淋洗液排出，為生化處理出水，循環(huán)用于步驟（2）煙氣淋洗。

實(shí)施例2

如圖1所示，某冶鐵工廠的蒸汽鍋爐煙氣中含SO₂：2500mg/m³，Hg：1.5mg/m³。

（1）利用除塵器對(duì)煙氣進(jìn)行除塵，然后用換熱器回收熱量，使煙氣溫度降至165℃；

（2）用生化處理出水淋洗煙氣（首先用水淋洗啟動(dòng)反應(yīng)）3s，SO₂和Hg與生化處理出水中S^2-和H⁺等發(fā)生反應(yīng)生成HgS和硫磺，淋洗液中的亞硫酸根濃度=2000mg/L，汞去除效率穩(wěn)定大于80%；HgS經(jīng)平流沉淀池沉淀過濾分離，浮在水面的硫磺打撈起來，實(shí)現(xiàn)其資源化回收利用；

（3）將淋洗液通入到載有硫酸鹽還原菌和碳源的厭氧反應(yīng)器中，該反應(yīng)器采用顆粒污泥膨脹床（EGSB）結(jié)構(gòu)，硫酸鹽還原菌菌種是脫硫菌屬的Desulfobacter postgatei種，碳源為農(nóng)作物廢水，SRB與淋洗液的體積比為10%，碳源與淋洗液體積比為20%，反應(yīng)器溫度為15℃、pH=6.8、COD/SO₃^2-=1.2，HRT=10h，淋洗液中亞硫酸根轉(zhuǎn)化為H₂S、HS^-、S^2-；反應(yīng)完成后將淋洗液排出，為生化處理出水，循環(huán)用于步驟（2）煙氣淋洗。

實(shí)施例3

如圖1所示，某玻璃工廠的燃煤鍋爐煙氣中含SO₂：2600mg/m³，Hg：1.7mg/m³。

（1）利用除塵器對(duì)煙氣進(jìn)行除塵，然后用換熱器回收熱量，使煙氣溫度降至145℃；

（2）用生化處理出水淋洗煙氣（首先用水淋洗啟動(dòng)反應(yīng)）2s，SO₂和Hg與生化處理出水中S^2-和H⁺等發(fā)生反應(yīng)生成HgS和硫磺，淋洗液中的亞硫酸根濃度=2200mg/L，汞去除效率穩(wěn)定大于85%；HgS經(jīng)平流沉淀池沉淀過濾分離，浮在水面的硫磺打撈起來，實(shí)現(xiàn)其資源化回收利用；

（3）將淋洗液通入到載有硫酸鹽還原菌和碳源的厭氧反應(yīng)器中，該反應(yīng)器采用升流式厭氧污泥層（UASB），硫酸鹽還原菌菌種是脫硫桿菌屬的Desulfobacterium indolicum種，碳源為發(fā)酵廢水，SRB與淋洗液的體積比為20%，碳源與淋洗液體積比為45%，反應(yīng)器溫度為55℃、pH=9、COD/SO₃^2-=6.4，HRT=7.5h，淋洗液中亞硫酸根轉(zhuǎn)化為H₂S、HS^-、S^2-；反應(yīng)完成后將淋洗液排出，為生化處理出水，循環(huán)用于步驟（2）煙氣淋洗。