专利名称：生物法去除燃煤中汞的方法
技术领域：
本发明涉及一种生物法去除燃煤中汞的方法，具体涉及一种利用混合硫杆菌对燃煤进行脱除汞的方法，属于环境工程技术领域。
背景技术：
煤炭中都存在一定量的汞，据国内外有关资料，煤炭中汞的含量依据其产地的不同，每公斤煤炭中汞含量为0.01mg-3.3mg。高温条件下，汞具有很强的挥发性，在煤燃烧过程中，其中30-75％的汞会以气态形式进入大气中。由于煤炭的大量使用，全球因煤炭向大气的年排放汞量已超过600吨，可见，煤炭中排放的汞已经成为大气中汞的重要来源，对大气环境造成严重污染。
目前，煤炭中汞的去除主要有热预处理和酸预处理等去除方法，这些方法的缺点是运行成本高，环境条件不友善，处理过程中易于产生二次污染物(AkiraIwashita，Shomei Tanamachi，Tsunenori Nakajima，Hirokazu Takanashi，Akira Ohki，Removal of mercury from coal by mild pyrolysis and leaching behavior of mercury，Fuel 83(2004)631-638.)。生物法无害化处理煤炭的研究，虽偶有报道，但仍未能摆脱先行酸化处理的做法，而且从已有的少量报道看，所用微生物也仅仅是某种菌株在提供特定培养基下使用效果的研究(Dronen，L.C.et al.，Anassessment of acid wash and bioleaching pretreating options to remove mercury fromcoal，Fuel，2004，83，(2)，18i 186.)。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种生物法去除燃煤中汞的方法，采用较低的运行成本，达到较高的汞脱除效率，操作方便，操作环境友善。
为实现这一目的，本发明利用混合硫杆菌菌株在不加酸预处理的条件下产生的硫酸，将经粉碎处理的燃煤中的汞溶出，从而实现燃煤中汞的去除。首先在污水或污泥中，按重量体积比投加0.2％～1％的元素硫，并在反应器的好气条件下使硫杆菌获得增殖并产生硫酸，导出的混合液引入煤炭处理器中，在曝气并使溶解氧高于1.5mg/L的条件下，对经粉碎处理的煤炭进行脱汞处理。经过2-3天的处理，煤炭即可达到较高的脱除汞的效果。
本发明的技术方案包含下列步骤1、取城市污水处理厂污水或城市污水处理厂未经脱水的污泥，以0.2％～1.0％(硫与污水或污泥的重量体积比，w/v)的量加入元素硫，在生物反应器中进行曝气驯化培养，当污水或污泥的pH值低于2.0时，即得到所需的驯化硫杆菌混合培养液。
2、将已按0.2％～1％(硫与污水或污泥的重量体积比，w/v)的量加入元素硫的污水或污泥，按连续流方式导入生物反应器进行连续制酸，同时通过曝气装置进行连续曝气。
3、将反应器中的混合液导出，并引入煤炭处理器中，在曝气并使溶解氧高于1.5mg/L的条件下，对经粉碎处理的煤炭进行脱除汞的处理，处理时间一般为2～3天。
4、脱汞处理后的煤炭即可进行燃烧使用，溶出处理后的上清液即可进行常规的理化法(化学沉淀、电解)后处理，进行汞的回收。
为进一步降低大生产成本，提高处理效果，可对上述第一步所得的驯化硫杆菌混合培养液进行硫杆菌扩增培养处理，方法是将已驯化处理的培养液按1％～5％的量(硫与污水或污泥的体积比，v/v)投放到连续流入大容积生物反应器内的污水或液态污泥中，同时按0.2％～1.0％的量(硫与污水或污泥的重量体积比w/v)投加元素硫，进行好气培养，直至大容积生物反应器中污水或污泥的pH值低于2.0。然后再继续第二步，在大容积生物反应器中连续进已投加0.2％～1.0％(w/v)元素硫的污水或污泥，进行连续制酸。
煤炭在煤炭处理器中进行脱汞，处理后的煤炭即可进行燃烧使用。污水或污泥中存在的少量悬浮固体进入煤炭处理器，可随煤炭进行燃烧使用。
本发明的要点是，以污水或污泥中本身含有的营养盐以及添加的元素硫为硫杆菌生长基质，使硫杆菌得到大量增殖，元素硫被硫杆菌转化为硫酸，利用在此过程中产生的硫酸和硫杆菌处理煤炭，硫酸可以对煤炭中存在的单质汞产生沥滤效果，硫杆菌则在有氧条件下(溶解氧高于1.5mg/L)通过对硫化物中硫的利用，使以硫化物存在的汞获得分离，通过硫酸以及硫杆菌的作用，煤炭中的汞即可获得脱除，从而实现煤炭中汞的去除。
本发明的积极效果在于污水或污泥原本是需要投入资金进行处理的环境污染物，但是其中含有土著的硫杆菌，本发明正是利用这一点并结合硫杆菌的生理特点，进行增殖和制酸，以所得的酸对煤炭中的汞进行脱除处理。本发明与其它方法相比，在常温下操作，不需进行加酸预处理，可连续运行，运行成本低，操作简便，操作环境友善。经2～3天的处理，可使煤炭中的汞获得较大程度的去除，汞脱除率在处理2天后，可达32％～73％以上(依据煤炭含汞量的不同而变)，处理3天后，可达38％～82％以上(依据煤炭含汞量的不同而变)。
附图1为本发明的工艺流程图。
图1中，1为生物反应器，2为煤炭处理器，3为产酸池曝气装置，4为污水或污泥引入管，5为混合液导出管，6为含汞上清液导出管，7为脱汞煤炭输出装置，8为煤炭处理池曝气装置。
具体实施例方式
本发明的工艺流程如图1所示。由图1可见，本发明工艺流程采用的装置主要包括生物反应器1、煤炭处理器2等，生物反应器1通过引入管4引入混有0.2％～1.0％(w/v)元素硫的污水或污泥，通过混合液导出管5与煤炭处理器2相连，煤炭处理器2通过上清液导出管6送出上清液进行汞的回收处理，通过上方的脱汞煤炭输出装置7输出脱汞煤炭，煤炭处理器2上安装曝气装置8，生物反应器1还与产酸池曝气装置3连接。
本发明工艺运行步骤为生物反应器1内装有加入0.2％～1％(w/v)元素硫的污水或污泥，并已酸化为pH低于2.0，将同样混有0.2％～1％(w/v)元素硫的污水或污泥，按连续流方式导入反应器1中，并通过曝气装置3进行连续曝气，同时将反应器1中的混合液由混合液导出管5导出，并引入煤炭处理器2中，将煤炭处理器中经过粉碎的煤炭浸润，在启动曝气装置8的曝气条件下(溶解氧高于1.5mg/L)进行煤炭中汞的脱除处理。煤炭经脱汞处理后，脱汞煤炭由输出装置7输出，而上清液由导出管6导出进行常规方法的汞回收处理。
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1取上海某污水厂污水，加入1.0％(w/v)的元素硫，在生物反应器1中进行曝气培养22天后，连续进污水(已按1％(w/v)的比例投加元素硫)，流出的混合液经离心处理后，其分离液用于含汞为0.738mg/Kg的瘦煤、含汞0.152mg/Kg的气煤进行脱汞处理。煤炭经2天处理后，可使瘦煤及气煤中的汞分别达到有64％、32％的去除。3天处理后，可使瘦煤及气煤中的汞分别达到有76％、38％的去除。
实施例2取上海某污水厂含固率为2.7％的液态污泥，加入0.2％的元素硫(w/v)，在生物反应器中进行曝气培养22天后，连续进泥(已按0.2％(w/v)的比例投加元素硫)，出泥分离液用于含汞为0.738mg/Kg的瘦煤、含汞0.152mg/Kg的气煤进行脱汞处理。煤炭经2天处理后，可使瘦煤及气煤中的汞分别达到有68％、36％的去除。3天处理后，可使瘦煤及气煤中的汞分别达到有73％、41％的去除。
实施例3取上海某污水厂含固率为2.7％的液态污泥，加入1.0％的元素硫(w/v)，在生物反应器中进行曝气培养22天后，连续进泥(已按1％(w/v)的比例投加元素硫)，出泥分离液用于含汞为0.738mg/Kg的瘦煤、含汞0.152mg/Kg的气煤进行脱汞处理。煤炭经2天处理后，可使瘦煤及气煤中的汞分别达到有73％、39％的去除。3天处理后，可使瘦煤及气煤中的汞分别达到有82％、43％的去除。
权利要求
1.一种生物法去除燃煤中汞的方法，其特征在于包含下列步骤1)取污水处理厂污水或污水处理厂未经脱水的污泥，以硫与污水或污泥的重量体积比w/v为0.2％～1％的量加入元素硫，在生物反应器中进行曝气培养至pH值低于2.0，得到驯化硫杆菌混合培养液；2)将已按硫与污水或污泥的重量体积比w/v为0.2％～1％的量加入元素硫的污水或污泥，按连续流方式导入反应器进行连续制酸，并通过曝气装置进行连续曝气；3)将反应器中的混合液导出，并引入煤炭处理器中，在曝气并使溶解氧高于1.5mg/L的条件下对经粉碎处理的煤炭进行脱汞处理，处理时间为2～3天；4)脱汞处理后的煤炭用于燃烧，溶出处理后的上清液用常规理化法进行汞的回收处理。
2.根据权利要求1的生物法去除燃煤中汞的方法，其特征在于对所得的驯化硫杆菌混合培养液进行扩增培养处理，将已驯化处理的培养液按硫与污水或污泥的体积比v/v为1％～5％的量，投放到连续流入大容积生物反应器内的污水或污泥中，同时按硫与污水或污泥的重量体积比w/v为0.2％～1％的量投加元素硫，进行好气培养，直至大容积生物反应器中污水或污泥的pH值低于2.0，再进行连续制酸。
全文摘要
本发明涉及一种生物法去除燃煤中汞的方法，利用混合硫杆菌菌株在不加酸预处理的条件下产生的硫酸，将经粉碎处理的燃煤中的汞溶出，从而实现燃煤中汞的去除。首先在污水或污泥中，按重量体积比投加0.2％～1％的元素硫，并在反应器的好气条件下使硫杆菌获得增殖并产生硫酸，导出的混合液引入煤炭处理器中，在曝气并使溶解氧高于1.5mg/L的条件下，对经粉碎处理的煤炭进行脱汞处理。本发明方法在常温下进行，不需进行加酸预处理，可连续运行，操作简便、操作环境友善、成本低廉。经2～3天的处理，可使煤炭中的汞获得较大程度的去除。
文档编号C10L5/00GK1818042SQ20061002451
公开日2006年8月16日 申请日期2006年3月9日 优先权日2006年3月9日
发明者朱南文, 贾金平, 王文华, 王亚林 申请人:上海交通大学