如何在工業化進程日趨深入的當下，減少污染物排放、改善大氣環境?如何將含硫煙氣變為環境友好、可循環利用的物質?日前，南京工業大學食品與輕工學院院長胡永紅教授團隊研發的生物脫硫技術取得突破性進展，在中國石化西南油氣分公司牽頭組織的“十條龍”項目“高硫高酸天然氣短流程低碳化凈化技術開發與工業應用”出龍工作推進會上，該技術的凈化效果獲得使用方肯定。
開發生物滴濾塔技術
一直以來，胡永紅帶領團隊深耕生物科技領域。近十多年來，她帶領團隊聚焦生物脫硫技術展開研究，與南化研究院合作開發了生物滴濾塔技術。“利用微生物這群小小的環保衛士，來一場針對硫化物的精準打擊。”談及其運行原理，胡永紅形象地比喻道。
胡永紅團隊的技術主要用在脫除天然氣中的二氧化硫。為什么要脫硫?胡永紅介紹說，天然氣中含有的二氧化硫和硫化氫等氣體，不僅影響人體健康，而且易燃易爆。
生物滴濾塔主要由堿吸收池、厭氧反應器和好氧反應器3部分組成，采用三步一循環法進行脫硫。第一步是將含有二氧化硫的天然氣通入堿吸收池，使二氧化硫轉化為亞硫酸根離子和硫酸根離子；第二步將含有兩種離子的溶液通入厭氧反應器，轉化為硫離子；第三步是含硫離子的溶液通入好氧反應器，使硫離子轉化為生物硫黃和少量的硫酸根離子。一循環是指少量的硫酸根離子會通過循環系統再次進行處理。脫硫的過程就是將有害的二氧化硫氣體轉化為無害的、可用于農業生產的生物硫黃，達到綠色環保的目的。
馴化特種微生物菌株
當下，業界含硫煙氣凈化方法近百種，常用技術分為濕法脫硫和干法脫硫，但這兩種脫硫工藝均存在能耗高、處理費用貴、廢水和污泥處置難等問題。為解決這些問題，科研工作者們競相研發能耗低、效率高、綠色環保的新型脫硫技術，于是生物脫硫成為“團寵”。
生物脫硫技術像是請了一群微生物“清潔工”，它們悄無聲息地潛入煙氣中，將那些不受歡迎的硫化合物“請出”，整個過程溫和而高效。胡永紅舉例說，就好比家里的魚缸水臟后，并不是直接倒掉換水，而是放入一些能夠分解雜質的魚兒或水草，讓它們在享受美食的同時，也幫助凈化水質。
胡永紅帶領團隊經過數千次實驗，成功篩選并馴化了那些能“吃掉”硫化物的微生物。它們便是硫酸鹽還原菌系列、硫氧化細菌系列等一批擁有自主知識產權的高活性、高耐受性的特種微生物菌株。據該團隊博士生王梓騰介紹，生物滴濾塔中堿液將煙氣中二氧化硫吸收并轉化為硫酸根和亞硫酸根后，正是通過硫酸鹽還原菌將硫酸根和亞硫酸根還原成硫離子。隨后，硫氧化菌把硫離子轉化為生物硫黃，進而實現煙氣中硫的資源化利用。
工業應用經濟效益顯著
該生物脫硫技術在西南油氣田彭州3號脫硫站實現了工業應用。“尾氣焚燒爐煙氣經生物脫硫后，二氧化硫濃度從6500毫克/標準立方米降至小于10毫克/標準立方米，二氧化硫去除率達到99.8%。”胡永紅介紹說。
目前，團隊已與中石油、中石化下屬多家石化企業達成合作協議，助力天然氣中含硫廢氣的脫除，幫助企業實現超低排放。
胡永紅表示，他們研發的“生物還原—生物氧化”聯合工藝，通過微生物的還原和氧化作用，不僅實現了硫化物的高效轉化和單質硫的回收，還解決了原絡合鐵脫硫系統硫黃堵塞問題。這種設計減少了占地面積，簡化了操作流程，降低了運營成本，提高了生物脫硫效率。中國石化西南油氣分公司徐秦川表示，采用胡永紅團隊的設備與技術后，能耗較使用原有技術下降10%以上。
此外，微生物脫硫實現對煙氣中含硫化合物的充分利用，轉化得到的生物硫黃經分離提純后還可作為化工行業原料進行深度加工利用，應用于醫療化工等領域，減少對自然資源的開采，實現可持續發展。
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