1 SO₂污染及其控制方法

SO₂是大氣污染三大環(huán)境問(wèn)題之一，主要來(lái)自燃燒過(guò)程和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，燃料燃燒主要系指煤炭和石油的燃燒。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，全世界向大氣排放的SO₂中，約88%來(lái)自煤的燃燒和石油燃燒與精煉。至1995年中國(guó)的SO₂排放量已高達(dá)2370萬(wàn)t，超過(guò)歐洲和美國(guó)居世界首位[1]。因此，控制燃煤SO₂的排放是我國(guó)控制SO₂污染的關(guān)鍵一環(huán)。一般將SO₂污染控制技術(shù)分為燃燒前脫硫、燃燒中固硫和煙氣脫硫三大類。燃燒前脫硫是在煤炭燃燒前就脫去煤中硫分，避免燃燒中硫的形態(tài)改變，減少煙氣中硫的含量，減輕對(duì)尾部煙道的腐蝕，降低運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用。燃燒中固硫是指在燃料或原料中加固硫劑使硫轉(zhuǎn)化成硫酸鹽進(jìn)入廢渣中的技術(shù)。其脫硫效率受到溫度的限制，而且固硫劑的磨制過(guò)程中需要消耗大量的能量，燃燒后增加了鍋爐的排灰量[2]。

控制SO₂排放的方法主要是煙道氣脫硫或煙氣脫硫，是指對(duì)燃燒后產(chǎn)生的氣體進(jìn)行脫硫。國(guó)外主要的煙氣脫硫技術(shù)有：濕法石灰石/石灰煙氣脫硫技術(shù)、噴霧干燥煙氣脫硫技術(shù)、吸收劑再生煙氣脫硫技術(shù)、爐內(nèi)噴吸收劑/增濕活化煙氣脫硫工藝、海水煙氣脫硫技術(shù)和電子束煙氣脫硫技術(shù)。由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展水平的限制，這些脫硫技術(shù)很少被采用。目前，一般采用的是濕法除塵一體化技術(shù)，脫硫劑大部分為石灰，由于無(wú)配套氧化設(shè)備，脫硫產(chǎn)物一般為亞硫酸鈣，有再次釋放SO₂的危險(xiǎn)。從經(jīng)濟(jì)角度分析，采用末端濕法除塵脫硫一體化技術(shù)脫除1tSO₂的成本為1000~1500元，比燃煤電廠煙氣脫硫成本還高。為此，探求技術(shù)先進(jìn)、費(fèi)用經(jīng)濟(jì)的煙氣脫硫技術(shù)成為煙氣脫硫研究的熱點(diǎn)，開(kāi)發(fā)研究適合我國(guó)國(guó)情的煙氣脫硫技術(shù)勢(shì)在必行[1]。

2 微生物法煙氣脫硫的研究進(jìn)展

2.1機(jī)制

硫是自然界中存在的重要元素之一，也是構(gòu)成微生物有機(jī)體必不可少的一種元素。微生物參與硫素循環(huán)的各個(gè)過(guò)程，并獲得能量。可以根據(jù)微生物參與硫循環(huán)這一特點(diǎn)，利用微生物進(jìn)行煙氣脫硫[3]。微生物煙氣脫硫是利用化能自養(yǎng)微生物對(duì)SO₂的代謝過(guò)程，將煙道氣中的硫氧化物脫除。SO₂屬于元素硫的中間態(tài)物質(zhì)，即可以被氧化，也可以被還原。目前的研究認(rèn)為有2種方式：一種是同化型硫酸鹽還原作用，即利用微生物將硫酸鹽在厭氧條件下將硫酸鹽還原成還原態(tài)的硫化物，然后再固定到蛋白質(zhì)中；另一種是異化型硫酸鹽還原作用，即是在厭氧條件下將硫酸鹽還原成硫化氫的過(guò)程，產(chǎn)生的H₂S和硫化物會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，需進(jìn)一步處理。

2.2脫硫微生物

應(yīng)用微生物脫硫的研究是伴隨著利用微生物選礦的研究而開(kāi)始的。1947年，COLMER等發(fā)現(xiàn)并證實(shí)化能自養(yǎng)細(xì)菌能促進(jìn)氧化并溶解煤炭中存在的黃鐵礦，這被認(rèn)為是生物濕法冶金研究的開(kāi)始。在20世紀(jì)50年代，LEATHAN等就分別發(fā)現(xiàn)某些化能自養(yǎng)微生物與煤中的硫化鐵的氧化有關(guān)，并從煤礦廢水中分離出氧化亞鐵硫桿菌(Thiobacillusferrooxidans)[4]。1984年，POSTGATE在其著作中對(duì)硫酸鹽還原菌(SRB)進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述，這類微生物能利用各種有機(jī)物作為電子供體，使亞硫酸鹽和硫酸鹽作為最終電子受體并還原為硫化物。1988年，美國(guó)Tulsa大學(xué)的DASU等[5]將這類微生物用于SO₂氣體的轉(zhuǎn)化中，開(kāi)始了微生物脫除SO₂氣體的應(yīng)用研究。日本千代田公司發(fā)展的稀硫酸吸收法(簡(jiǎn)稱千代田法)，是目前在日本應(yīng)用較廣的煙道氣脫硫方法。王安等[6]采用氧化亞鐵硫桿菌(T.ferrooxidans)脫除煙氣中的SO₂。在相同操作條件下，比較了千代田法與微生物法的優(yōu)劣，結(jié)果表明，在通氣時(shí)間相同的情況下，微生物法脫硫率遠(yuǎn)大于千代田法。即便是在較低(12.5L/Nm3)的液氣比下都有較高(98.5%)的脫硫率。而此時(shí)千代田法只有60.0%的脫硫率。Fe³⁺對(duì)千代田法的影響是很明顯的，F(xiàn)e³⁺質(zhì)量濃度小于1.0g/L時(shí)脫硫率明顯下降。微生物法在Fe³⁺質(zhì)量濃度大于0.6g/L時(shí)，脫硫率大于98.0%，比千代田法的效果好得多。張永奎等[7]用分離所得的氧化亞鐵硫桿菌（T.ferrooxidans）和Fe³⁺體系處理含SO₂氣體的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，細(xì)菌菌液比稀硫酸吸收法的脫硫效率更高。目前，國(guó)內(nèi)外報(bào)道的可用于脫硫的微生物多數(shù)是化能自養(yǎng)菌。利用自養(yǎng)微生物脫硫，營(yíng)養(yǎng)要求低，且無(wú)二次污染。至今已發(fā)現(xiàn)能用于脫除煙氣SO₂的菌主要有東方脫硫腸狀菌（Desulfotomaculumorientis）、脫硫脫硫弧菌（Desulfovibriodesulfuricans）、脫氮硫桿菌（T.denitrificans）、氧化亞鐵硫桿菌（T.ferrooxidans）、氧化硫硫桿菌（T.thiooxidans）和排硫硫桿菌（T.thloparus）等，見(jiàn)表1。

表1 用于脫除煙氣SO2的菌的一些特性

2.3固定化研究

固定化微生物技術(shù)即固定化細(xì)胞技術(shù)，是20世紀(jì)60年代開(kāi)始迅速發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，它是通過(guò)化學(xué)的或物理的手段將游離細(xì)胞或酶定位于限定的空間區(qū)域內(nèi)，使其保持活性并可以反復(fù)利用。固定化微生物法凈化低濃度煙氣SO₂技術(shù)的研究不僅拓展了生物技術(shù)在廢氣治理領(lǐng)域的研究與應(yīng)用，而且為低濃度煙氣SO₂的生物治理提供了一個(gè)新途徑。早在1997年美國(guó)的SELVARAJ等[19]就利用固定化的SRB菌群進(jìn)行過(guò)研究，并比較過(guò)3種固定化生物反應(yīng)器的性能，即接種有硫酸鹽還原菌絮凝體的連續(xù)攪拌反應(yīng)器、用卡拉膠固定的柱狀細(xì)胞反應(yīng)器和用多孔BIO-SEPTM珠固定的柱狀細(xì)胞反應(yīng)器。BIO-SEPTM是活性炭經(jīng)芳香聚酰胺處理后的一種特殊載體，具有抗毒性高、耐久性強(qiáng)和空隙大等特點(diǎn)，微生物還可以免受水流剪力的破壞。另外2種反應(yīng)器的設(shè)計(jì)是為了提高反應(yīng)器中SRB的濃度。結(jié)果表明，攪拌槽的SO₂轉(zhuǎn)化率為2.1mmol/（h·L），BIO-SEP反應(yīng)器的硫酸鹽的轉(zhuǎn)化率最高，為16.5mmol/（h·L）(100%轉(zhuǎn)化率)到20.0mmol/（h·L）(95%轉(zhuǎn)化率)，而卡拉膠在硫酸鹽質(zhì)量濃度大于2000mg/L或添加速度大于1.7mmol/h.L時(shí)會(huì)變得不穩(wěn)定。國(guó)內(nèi)的邱建輝等[20]曾對(duì)氧化亞鐵硫桿菌(T.ferrooxidans)的固定化技術(shù)進(jìn)行研究，采用H-2軟性填料作為載體，F(xiàn)e2+的轉(zhuǎn)換率可保持在95%左右，脫硫率可達(dá)到98.87%。宣群等[21]則將分離得到的一株氧化亞鐵硫桿菌(T.ferrooxidans)用海藻酸鈉進(jìn)行固定化包埋，用上柱通氣法測(cè)定其凈化氣相SO₂的能力，結(jié)果表明，其氧化降解SO₂的效率最高達(dá)97.01%，顯示了利用固定化細(xì)菌凈化低濃度SO₂煙氣的可行性。之后，李志章等[22]以焦碳為填料作為固定化載體，進(jìn)行了氧化亞鐵硫桿菌(T.ferrooxidans)的固定化技術(shù)研究。在初始pH為2、溫度為30℃左右、通氣量0.5m3/h、噴淋量1.0L/h條件下，掛膜后只需12h，F(xiàn)e2+氧化率可達(dá)95.28%，其Fe2+平均氧化速率是游離細(xì)胞時(shí)的8倍。曾二麗等[23]則利用復(fù)合固定化方法即吸附－包埋－交聯(lián)法制備固定化小球，實(shí)驗(yàn)表明，固定化小球與游離菌相比，對(duì)SO₂的凈化性能有顯著提高。在無(wú)噴淋液體、氣體停留時(shí)間為5s、SO₂入口質(zhì)量濃度低于7mg/L時(shí)，固定化細(xì)胞對(duì)SO₂的凈化效率達(dá)90%、最大生化去除量為240mg/(L·h)。

2.4替代碳源研究

生物法與傳統(tǒng)的凈化方法相比，成本高，見(jiàn)效慢。SUBLETTE等[24]指出用脫硫脫硫弧菌（D.desulfuricans）進(jìn)行煙氣脫除經(jīng)濟(jì)可行性的關(guān)鍵在于SRB的碳源(電子供體)成本。乳酸鹽和乙醇、混合氣體和消化污泥等均可作為SRB電子供體。乳酸鹽和乙醇雖然性能優(yōu)越，但價(jià)格昂貴，很少在實(shí)際應(yīng)用。DASU等[8]曾測(cè)定了葡萄糖和消化城市污水廠污泥作碳源和能源時(shí)SO₂的最大負(fù)荷和對(duì)應(yīng)的脫硫脫硫弧菌（D.desulfuricans）最大專一活度。發(fā)現(xiàn)SO₂最大負(fù)荷必須小于脫硫脫硫弧菌（D.desulfuricans）的最大專一活度。以消化城市污水廠污泥為碳源和能源的培養(yǎng)基中，脫硫脫硫弧菌（D.desulfuricans）的最大專一活度小于以葡萄糖為碳源和能源的專一活度。同樣，如果用葡萄糖作為氫源的話，微生物法凈化SO₂的成本比傳統(tǒng)方法的高。但如果用更為廉價(jià)易得的原料的話，諸如廢水污泥、CO2和H₂，微生物法的成本就會(huì)降低[8，24]。美國(guó)的PLUMB等[14]曾用糖蜜作為碳源和氮源，并將SRB與異養(yǎng)菌混合培養(yǎng)，將SO₂還原為H₂S。也有研究表明，脫硫脫硫弧菌（D.desulfuricans）能利用廢水污泥做為還原SO₂的電子供體和碳源，并且僅需要少量的礦物營(yíng)養(yǎng)，反應(yīng)器曾連續(xù)工作6個(gè)月，并能將SO₂完全還原為H₂S[25]。美國(guó)的SELVARAJ等[15]曾用厭氧消化過(guò)的城市污水作為煙氣脫硫的電子供體。SO₂與SRB接觸后，先被還原為H₂S，之后與剩余的SO₂一同傳送到克勞斯（Claus）裝置中，一同被轉(zhuǎn)化為元素硫。并且他們通過(guò)將脫硫脫硫弧菌（D.desulfuricans）與異養(yǎng)絮凝菌混合培養(yǎng)的方法，將脫硫菌固定，并且產(chǎn)生的絮凝體具有還原SO₂的作用，同時(shí)具有便于回收的優(yōu)點(diǎn)。該工藝所能達(dá)到的SO₂最大轉(zhuǎn)化率為9.1mmol/（h·g），COD的消耗率為15.5mg/mmol�；旌蠚怏w主要是指CO、H₂和CO2的混合氣體。在選擇碳源時(shí)，混合氣體也是一種有很大吸引力的研究對(duì)象，它具有很大的實(shí)用性，并且在整個(gè)過(guò)程中的排出液中COD為零。荷蘭的VANHOUTEN等[26]認(rèn)為當(dāng)以混合氣體作為SRB的碳源時(shí)，從傳質(zhì)和生物量固定的角度考慮，氣升式反應(yīng)器是最合適的反應(yīng)器類型，并在氣升式反應(yīng)器進(jìn)行硫酸鹽還原，以CO-H₂的混合氣體(20%的CO)作為SRB的碳源，可使SO₂轉(zhuǎn)化SO42-的最大轉(zhuǎn)化率達(dá)到30g/(L·d)。

2.5連續(xù)反應(yīng)工藝研究

此外，國(guó)外學(xué)者曾采用多個(gè)菌種在序列反應(yīng)器中脫除SO₂，DASU等[5]在第1個(gè)反應(yīng)器中使用脫硫脫硫弧菌（D.desulfuricans）將SO₂轉(zhuǎn)化為H₂S，之后通過(guò)氮?dú)夤呐莸姆绞酱得撨�原產(chǎn)物H₂S，防止H₂S對(duì)SRB的抑制作用并使培養(yǎng)基保持厭氧狀態(tài)。并將H₂S輸送到第2個(gè)反應(yīng)器中，被脫氮硫桿菌（T.denitrificans）還原為亞硫酸鹽。LEE等也[13]曾用脫硫脫硫弧菌（D.desulfuricans）和脫氮硫桿菌（T.denitrificans）進(jìn)行過(guò)煙氣同步脫氮脫硫的研究，其中脫氮硫桿菌（T.denitrificans）不僅可以脫氮，還可以將脫硫脫硫弧菌（D.desulfuricans）還原產(chǎn)生的H₂S進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為無(wú)害的SO42-。

2.6化學(xué)-微生物聯(lián)合處理工藝研究

生化法煙氣脫硫的原理涉及兩個(gè)方面：一是微生物脫硫機(jī)制；二是過(guò)渡金屬離子的催化氧化機(jī)制。前者是微生物參與硫元素的各個(gè)過(guò)程，將無(wú)機(jī)還原態(tài)硫氧化成硫酸，同時(shí)完成過(guò)渡金屬離子由低價(jià)態(tài)向高價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)化的過(guò)程；后者是利用過(guò)渡金屬高價(jià)離子的強(qiáng)氧化性在溶液中的電子轉(zhuǎn)移，將亞硫酸氧化成硫酸。兩者相互依賴、相互補(bǔ)充，達(dá)到脫硫的目的。即合理地把微生物代謝和Fe³⁺催化氧化脫硫結(jié)合起來(lái)，可以有效地降低SO₂的排放量[27，28]。

石慧芳等[16]用含有脫硫菌[氧化亞鐵硫桿菌(T.ferrooxidans)、氧化硫硫桿菌(T.thiooxidans)、氧化亞鐵硫螺菌(Leptospirillumsferrooxidans)]的溶液作循環(huán)吸收液，以粉煤灰中Fe2O3被離子化后產(chǎn)生的Fe³⁺作催化劑和反應(yīng)介質(zhì)，脫除煙氣中SO₂獲得滿意的脫硫率。從國(guó)內(nèi)外的研究成果看，可以將微生物脫硫技術(shù)與目前廣泛使用的濕法脫硫相結(jié)合。蘇丹等[29]首次提出城市垃圾滲濾液濕法煙氣脫硫-微生物硫轉(zhuǎn)化互補(bǔ)體系。該體系使2種污染治理過(guò)程合二為一，進(jìn)一步以硫的轉(zhuǎn)化為關(guān)鍵技術(shù)將濕法煙氣脫硫工藝與生物法含硫廢水處理工藝相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了煙氣與垃圾滲濾液2種環(huán)境污染物的聯(lián)合轉(zhuǎn)化。試驗(yàn)證明，垃圾滲濾液可高效吸收SO₂（去除率可達(dá)90%以上）；同時(shí)，垃圾滲濾液中氨氮摩爾濃度由133mmol/L降至78mmol/L。江蘇宜興協(xié)聯(lián)熱電廠針對(duì)2×135MW發(fā)電機(jī)組的鍋爐煙氣，選用荷蘭帕克公司的生物化學(xué)脫硫技術(shù)。利用檸檬酸生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的高濃度廢水作為電廠生物脫硫工藝中微生物的能源，最終把煙氣中有害的SO₂轉(zhuǎn)化成優(yōu)質(zhì)單硫[30]。

2.7工程應(yīng)用

1992年，荷蘭HTSE&E公司和PAQUES公司開(kāi)發(fā)的煙氣生物脫硫工藝(BFGD)標(biāo)志著煙氣生物脫硫技術(shù)領(lǐng)域達(dá)到了實(shí)用技術(shù)水平。目前，BFGD工藝對(duì)于中小型鍋爐煙氣治理已進(jìn)入實(shí)用化的階段，其示范工程處理電廠廢氣量達(dá)200萬(wàn)m3/h。BFGD工藝主要設(shè)計(jì)通過(guò)1個(gè)吸附器和2個(gè)生物反應(yīng)器去除氣體中的SO₂。吸附器首先吸附煙氣中的SO₂，并且是唯一與氣體接觸的單元。在第1個(gè)反應(yīng)器通過(guò)厭氧生物處理形成硫化物，在第2個(gè)反應(yīng)器通過(guò)好氧生物處理將硫化物氧化成高質(zhì)量的單質(zhì)硫[31]。荷蘭生物系統(tǒng)公司研究開(kāi)發(fā)的THIOPAQ技術(shù)是近年發(fā)展起來(lái)的處理含硫廢堿液、煙氣、加氫處理裝置/焦化裝置廢氣以及煙氣等含硫廢液氣最有效，最“環(huán)境友好”的生物脫硫技術(shù)，可同時(shí)用于脫硫和硫磺回收，洗滌液再生后可循環(huán)使用，是一種安全、可靠、高效率、低成本的處理含硫廢液的工藝技術(shù)。該法SO₂吸收率可達(dá)99%，顆粒物脫除率大于85%�，F(xiàn)在世界上已有20套THIOPAQ裝置在造紙、化工、采礦及煉油業(yè)中運(yùn)轉(zhuǎn)。THIOPAQ好氧系統(tǒng)與厭氧系統(tǒng)串聯(lián)使用可用于煉油廠FCC裝置煙氣脫硫。煙氣經(jīng)洗滌塔洗滌后，脫除SO₂，在碳酸氫鈉洗滌液中生成亞硫酸鹽，然后進(jìn)入?yún)捬跎锓磻?yīng)器，在微生物作用下，亞硫酸鹽還原為硫化物(用H₂作還原劑)。從厭氧生物反應(yīng)器出來(lái)的含硫化物的洗滌液，在自身重力作用下，流入好氧生物反應(yīng)器。在此，硫化物在好氧微生物作用下轉(zhuǎn)化為硫，再生后的洗滌液循環(huán)回到洗滌塔。該工藝用于煉廠的煙氣脫硫，煙氣處理量為6000m3/h，SO₂脫除率為98％左右[32，33]。荷蘭Paque和Hoogovens公司開(kāi)發(fā)了Biostar工藝，首次把微生物代謝功能和化學(xué)技術(shù)結(jié)合，用于煙氣脫硫使S4+轉(zhuǎn)化為S。吸附的SO₂與NaOH反應(yīng)生成亞硫酸鹽，然后由硫酸鹽還原菌將亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化成H₂S，H₂S由硫醚桿狀微生物氧化成元素硫。完成了脫硫的新構(gòu)想。荷蘭一造紙廠應(yīng)用該工藝表明，可將氣流中H₂S由12000μg/g降低至40μg/g，每天回收硫0.2t，實(shí)現(xiàn)了硫的資源化。另外，日本NKK公司和美國(guó)愛(ài)達(dá)荷國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室也相繼開(kāi)發(fā)了類似工藝，處理煙氣中的SO₂或H₂S都得到了很好的結(jié)果[17]。

3 展望

生物法脫硫與傳統(tǒng)的化學(xué)和物理脫硫相比，基本沒(méi)有高溫、高壓、催化劑等外在條件，均為常溫常壓下操作，而且工藝流程簡(jiǎn)單，無(wú)二次污染，但目前國(guó)內(nèi)外生物脫硫技術(shù)仍處于初始研究階段，這一方面是受微生物基礎(chǔ)研究的限制，另一方面是微生物脫硫工藝與設(shè)備的研究比較滯后。在微生物學(xué)基礎(chǔ)研究方面，脫硫技術(shù)的發(fā)展將集中在以下方面：（1）對(duì)已有的菌種，應(yīng)將研究重點(diǎn)放在微生物脫硫工藝條件優(yōu)化上。氧化無(wú)機(jī)硫的菌種以專性、兼性自養(yǎng)菌為主，而專性自養(yǎng)菌往往生長(zhǎng)較慢，在煙氣脫硫技術(shù)中，生物量的供應(yīng)將影響整個(gè)系統(tǒng)的處理效率。因此，在今后的研究中，篩選生長(zhǎng)速度快、脫硫性能優(yōu)良的菌種是必須進(jìn)行的基礎(chǔ)研究[4]。微生物處理污染物的過(guò)程是一個(gè)自然的過(guò)程，人類所進(jìn)行的技術(shù)研究和開(kāi)發(fā)不外乎是強(qiáng)化和優(yōu)化該過(guò)程，盡可能創(chuàng)造和提供微生物活動(dòng)最適宜條件，主要是從強(qiáng)化傳質(zhì)和控制有利于生化反應(yīng)過(guò)程的條件兩方面著手[34]。

（2）合理解決煙氣溫度較高和生物法脫硫常溫操作二者之間的矛盾。SO₂的排放主要來(lái)源于煤炭的燃燒，即高溫燃燒過(guò)程。燃煤鍋爐煙氣經(jīng)除塵器后溫度一般較高，大部分在100～180℃，而現(xiàn)階段所報(bào)道過(guò)的脫硫微生物均采自常溫。因?yàn)槌鼐?jīng)110℃、15min的處理就會(huì)死亡，所以這些常溫菌對(duì)廢氣脫硫用處不大。若先將廢氣進(jìn)行降溫處理再運(yùn)用這些常溫菌的話，勢(shì)必增加運(yùn)行成本。因此，一方面應(yīng)開(kāi)發(fā)回收利用進(jìn)入生物反應(yīng)器前煙氣余熱的技術(shù)；另一方面，有必要從天然高溫生境中分離嗜熱脫硫微生物。微生物不僅有適應(yīng)各種環(huán)境和條件的特殊功能，而且有利用各種原料，制作各種產(chǎn)品的獨(dú)特作用。一些極端微生物可以生活于高寒、高溫、高壓、高酸、高堿等多種其他生物難以承受的環(huán)境中。因此，微生物有著寬廣的適應(yīng)范圍和廣闊的應(yīng)用前景。嗜熱微生物是一類生活在高溫環(huán)境中的微生物，如火山口及其周圍區(qū)域、溫泉、工廠高溫廢水排放區(qū)等。如果直接從高溫生境中分離嗜熱脫硫微生物的話，將來(lái)就可以簡(jiǎn)化煙氣脫硫的操作，進(jìn)而降低成本，同時(shí)，高溫可以避免污染，嗜熱微生物產(chǎn)生的酶在高溫時(shí)有更高的催化效率，嗜熱微生物也易于保藏。

（3）拓廣適用范圍，尋找新菌株。原煤中含硫量約在0.5%～11.0%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），無(wú)機(jī)硫主要以黃鐵礦和砷黃鐵礦形式存在，有機(jī)硫主要以硫醇、硫化物和雜環(huán)硫化物等形式存在于復(fù)雜的煤晶格中。今后可以開(kāi)發(fā)脫硫活性更高、遺傳更穩(wěn)定，特別是能同時(shí)脫除無(wú)機(jī)硫和有機(jī)硫的新菌種。同時(shí)，在諸如燃煤發(fā)電等一些工業(yè)過(guò)程中，常伴隨有SO₂和氮氧化物（NOX）的同時(shí)排放，SO₂、NOX是目前工業(yè)環(huán)境中污染嚴(yán)重的氣體物質(zhì)，是世界大部分地區(qū)酸雨形成的主要因素，因此工業(yè)廢氣的同步脫硫脫氮研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。煤在燃燒過(guò)程中，除了會(huì)釋放SO₂和NOX外，還可以釋放CO2、重金屬等污染物，對(duì)環(huán)境和人的健康造成嚴(yán)重危害。CO2是眾所周知的溫室氣體，對(duì)氣候變化有著重要影響。CO2雖是綠色植物生長(zhǎng)所必需的物質(zhì)，但是大量礦物燃料的燃燒所產(chǎn)生的CO2在自然界難以得到良性循環(huán)[35]。燃煤產(chǎn)生的重金屬種類很多，如砷、汞、鉛、鎘和銫等，進(jìn)入大氣、水、土壤、生物圈而污染環(huán)境，進(jìn)而危害人類。此外，煤的（揮發(fā)分）不完全燃燒可以產(chǎn)生煙塵和CnHm。根據(jù)煤的結(jié)構(gòu)可以推斷，這些在爐膛中未充分燃燒的揮發(fā)分含有芳香族和氫化芳香族的稠環(huán)。實(shí)際上，這些稠環(huán)海含有多種致癌物質(zhì)[35]。由于脫硫、脫氮、脫除重金屬裝置投資巨大，分別建設(shè)會(huì)造成很大的資金浪費(fèi)，所以開(kāi)發(fā)一種脫硫脫氮脫碳脫除重金屬的一體化技術(shù)很有必要。微生物是一類現(xiàn)實(shí)和潛在用途都很大的生物資源。在篩選脫硫微生物時(shí)，還可以考察它們脫氮、去除CO2、重金屬、芳香族和氫化芳香族稠環(huán)的能力。

（4）復(fù)合微生物脫硫技術(shù)的研究。人類對(duì)微生物的利用經(jīng)歷過(guò)天然混合培養(yǎng)到純種培養(yǎng)兩個(gè)階段，分離純培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用是微生物學(xué)發(fā)展的一個(gè)巨大進(jìn)步。但是，在長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐中，人們也不斷地發(fā)現(xiàn)很多生物過(guò)程是單株微生物不能完成或只能微弱地進(jìn)行，必須依靠?jī)煞N或兩種以上的微生物共同培養(yǎng)完成。隨著純培養(yǎng)技術(shù)的完善和對(duì)微生物間互生和共生現(xiàn)象的研究，人為的、自覺(jué)的微生物混合培養(yǎng)或混合發(fā)酵已漸為人們所重視。對(duì)混合菌資源的研究，不僅具有深遠(yuǎn)的理論意義，更具有重大的應(yīng)用價(jià)值。距今，混合菌培養(yǎng)技術(shù)已被應(yīng)用到了生物降解（如工業(yè)污染物的降解、纖維素降解、氨基多糖生物降解等）、生產(chǎn)代謝產(chǎn)物（如維生素C二步發(fā)酵、氨基酸、有機(jī)酸的生產(chǎn)）、沼氣發(fā)酵和濕法冶金方面。如何做好不同脫硫菌種之間的復(fù)配，并借助生物反應(yīng)器的特殊設(shè)計(jì)，解決不同菌種間的抑制問(wèn)題，增強(qiáng)協(xié)同作用，最終實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程高效脫硫，是今后需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題之一。

（5）生物方法與其他非生物煙氣脫硫方法的整合。一些研究者發(fā)現(xiàn)，微生物脫硫可與目前廣泛應(yīng)用的濕法脫硫技術(shù)相結(jié)合，用微生物代替吸收劑石灰石進(jìn)行脫硫。以水溶液或懸浮液為基礎(chǔ)的濕式煙氣脫硫法，主要利用了SO₂在水中有良好的溶解性和可以引起連鎖化學(xué)反應(yīng)這一特點(diǎn)。設(shè)想微生物的煙氣脫硫可分為2步，首先利用濕法技術(shù)，用水溶液將煙氣中的SO₂溶于水中，然后用在pH為2～3時(shí)具有脫硫性能的微生物菌種進(jìn)行脫硫處理，預(yù)計(jì)這樣做不僅可以脫硫，還可以利用生物或化學(xué)方法從生物還原產(chǎn)物H₂S中回收緊缺物質(zhì)單質(zhì)硫[1]。另外，將生物脫硫技術(shù)與傳統(tǒng)的浮選技術(shù)相結(jié)合得到了微生物-浮選法脫硫技術(shù)，它利用微生物對(duì)礦物表面進(jìn)行預(yù)處理，使煤中黃鐵礦表面的濕潤(rùn)性發(fā)生變化，抑制黃鐵礦的可浮性，然后進(jìn)行浮選分離。這種方法的最大特點(diǎn)是將原來(lái)2種方法進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，具有很好的工業(yè)推廣前景[36]。

微生物煙氣脫硫是實(shí)用性強(qiáng)、技術(shù)新穎的生物工程技術(shù)，具有誘人的前景及潛力，應(yīng)引起重視，加速開(kāi)發(fā)。隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展，微生物煙氣脫硫技術(shù)必將取得更大進(jìn)展。

參考文獻(xiàn)：略

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