一种煤的高效生物脱硫方法
【专利摘要】本发明公开了一种煤的高效生物脱硫方法，该方法先用粉碎机将煤的粒度粉碎至150目以下。选用三株细菌，氧化硫硫杆菌、喜温硫杆菌和施氏假单胞菌。脱硫过程具有顺序性，先用施氏假单胞菌脱除煤中的有机硫。一期脱硫结束后，将氧化硫硫杆菌和喜温硫杆菌按照一定的细菌总数比制成脱硫液，再进行煤炭的无机硫脱除，将脱硫处理后的煤经水洗、过滤、烘干即可。脱硫后的煤，其全硫脱除率高达57.8%，该方法操作简单、处理条件温和、成本低廉，并且有效保留了煤炭中的有效成分，是一种市场前景非常广阔的脱硫技术。
【专利说明】一种煤的高效生物脱硫方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种煤的生物脱硫方法。
【背景技术】
[0002]煤炭是目前我国不可替代的重要能源之一。然而煤燃烧产生的SO2会造成严重的大气污染，导致酸雨等环境问题的发生。如何开发快速、高效及环保的脱硫技术成为人们关注的焦点。在现有的煤炭脱硫技术中，生物脱硫技术以设备简单、操作简便、成本低廉及可行性高等优点成为目前煤炭脱硫研究领域最有潜力的技术之一。
[0003]煤炭脱硫技术可以分为燃烧前脱硫、燃烧中炉内脱硫和燃烧后的烟气脱硫技术。其中燃烧中炉内脱硫和燃烧后烟气脱硫技术的实施具有很大的限制性，特别是居民生活用煤在燃烧中和后脱硫是基本不具有可行性的。因此，目前研究最多的燃烧前脱硫技术，燃烧前脱硫技术具有成本低、脱硫过程操作简单等优势。国内外的研究学者根据这些技术处理的本质将煤炭燃烧前脱硫技术分为物理法、化学法和生物法。煤炭的脱硫处理需要考虑多重因素的影响，比如处理时间、处理温度、操作方法的难易程度以及是否环境友好等。
[0004]煤中无机硫的主要成分为黄铁矿(FeS2),脱硫微生物能氧化硫成硫酸根而释放到溶液中从而完成煤中的无机硫脱除。该类型的脱硫微生物主要有嗜酸硫杆菌属(.AcicIithiobacillus、、细小螺旋菌属 iLeptospirillum')以及硫化叶菌属 iSulfolobus、
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[0005]在煤炭中的有机硫成分中，主要以噻吩类物质为主体，如二苯并噻吩。研究发现，已经有多种微生物可以参与煤中有机硫的脱除，如红平红球菌Uihodococcuserythropoli5) > 铜绿假单胞 1MiPseudomonas aeruginosa)以及棒杆菌属(Corynebac terium sp.)等。
[0006]研究表明，无机硫脱除微生物在煤脱硫过程中会因为部分代谢产物的相互作用而生成阻碍脱硫过程的钝化膜类物质，例如由高浓度的铁形成的黄钾铁矾钝化膜、由单质硫沉积形成的硫层钝化膜以及微生物的强吸附过程引起的死菌胞外多聚物钝化膜等；这一类钝化膜的形成会对脱硫过程造成严重的影响，因为钝化膜一旦形成，脱硫菌自身是很难去除的。然而这一类由无机硫脱除过程产生的钝化膜势必会对有机硫脱除过程造成一定影响。
[0007]何德文等研究发现真菌可以脱除煤中43.75^49.76%的全硫，具有速度快，脱硫能力强等优点。Dugan等人还报道了 A ferrooxidans或A thiooxidans与嗜酸性的异养菌种混合比单一的A ferrooxidans菌效果要好。何环等首次使用A caldus菌进行煤脱硫研究，最终脱除了煤中47%的黄铁矿硫和19%的全硫，并通过X-Ray衍射分析发现沉积在煤炭表面的主要物质是单质硫。
[0008]煤炭生物脱硫过程主要包括无机硫脱除和有机硫的脱除，只有两个阶段都能达到高效地硫脱除作用，煤中的硫才能得到有效地脱除。如何合理的选择生物脱硫过程有机硫脱除和无机硫脱除的先后顺序成为解决问题的关键。
【发明内容】
[0009]针对现有煤炭脱硫技术的不足，本发明的目的在于提供一种煤炭高效生物脱硫的方法。本发明制备方法包括以下步骤:
将煤炭用粉碎机粉碎至粒度在150目以下；
选用三株细菌，氧化硫硫杆菌、喜温硫杆菌、施氏假单胞菌；
脱硫过程有顺序性，先用施氏假单胞菌进行有机硫脱除5-30天，再用氧化硫硫杆菌和喜温硫杆菌的混合菌液无机硫脱除5-30天；
脱硫处理后的煤样要进行水洗、过滤和烘干。放于干燥箱中于70-150°C干燥0.5-3h.所述的脱硫过程具有顺序性，即先用施氏假单胞菌进行有机硫脱除，再用氧化硫硫杆菌和喜温硫杆菌的混合菌液进行无机硫脱除。
[0010]所述的施氏假单胞菌进行脱硫处理时间为5-30天，优选15-25天；氧化硫硫杆菌和喜温硫杆菌的混合菌液脱硫处理的时间为5-25天，优选10-20天。
[0011]所述的两种脱硫体系中细菌浓度为2X 104-2X 109Cells/mL，优选2X 105-2X 107cells/mL。
[0012]所述的两种脱硫体系的搅拌速度为100_500r/min。
[0013]所述的两种脱 硫体系中煤浆浓度为5-40%。
[0014]所述的两种脱硫体系反应温度为10_40°C。
[0015]脱硫后的煤，其全硫脱除率最高可达57.8%，该方法操作简单、处理条件温和、成本低廉，并且有效保留了煤炭中的有效成分，是一种市场前景非常广阔的脱硫技术。
【具体实施方式】
[0016]实施例1
取煤中全硫含量4.97%的高硫煤，粒度粉碎至150目以下，以15%的煤浆浓度混匀在施氏假单胞菌的菌液中，初始细菌浓度为2X106cellS/mL，体系温度30°C，摇床转速170r/min,持续脱硫处理15天；然后过滤，将固体转移到含有氧化硫硫杆菌和喜温硫杆菌的细菌总数比为1:1的菌液中，初始细菌浓度为2X107cellS/mL，处理条件同上，持续脱硫处理15天，然后水洗、过滤、烘干，待分析。
[0017]经分析测定，煤中的全硫的脱除率为45.5%，其中有机硫脱除比率为26.5%，其中无机硫脱除比率为19.0%。
[0018]实施例2
取煤中全硫含量4.97%的高硫煤，粒度粉碎至150目以下，以20%的煤浆浓度混匀在施氏假单胞菌的菌液中，初始细菌浓度为2X106cellS/mL，体系温度30°C，摇床转速170r/min,持续脱硫处理20天；然后过滤，将固体转移到含有氧化硫硫杆菌和喜温硫杆菌的细菌总数比为1:1的菌液中，初始细菌浓度为2X107cellS/mL，处理条件同上，持续脱硫处理15天，然后水洗、过滤、烘干，待分析。
[0019]经分析测定，煤中的全硫的脱除率为49.6%，其中有机硫脱除比率为32.5%，其中无机硫脱除比率为17.1%。
[0020]实施例3取煤中全硫含量4.97%的高硫煤，粒度粉碎至150目以下，以20%的煤浆浓度混匀在施氏假单胞菌的菌液中，初始细菌浓度为2X106cellS/mL，体系温度30°C，摇床转速170r/min,持续脱硫处理25天；然后过滤，将固体转移到含有氧化硫硫杆菌和喜温硫杆菌的细菌总数比为1:1的菌液中，初始细菌浓度为2X107cellS/mL，处理条件同上，持续脱硫处理15天，然后水洗、过滤、烘干，待分析。
[0021]经分析测定，煤中的全硫的脱除率为57.8%，其中有机硫脱除比率为40.4%，其中无机硫脱除比率为17.4%。
[0022]实施例4
取煤中全硫含量4.97%的高硫煤，粒度粉碎至150目以下，以20%的煤浆浓度混匀在施氏假单胞菌的菌液中，初始细菌浓度为2X106cellS/mL，体系温度30°C，摇床转速170r/min,持续脱硫处理20天；然后过滤，将固体转移到含有氧化硫硫杆菌和喜温硫杆菌的细菌总数比为1:1的菌液中，初始细菌浓度为2X107cellS/mL，处理条件同上，持续脱硫处理20天，然后水洗、过滤、烘干，待分析。
[0023]经分析测定，煤中的全硫的脱除率为46.7%，其中有机硫脱除比率为28.1%，其中无机硫脱除比率为18.6%。
[0024]实施例5
取煤中全硫含量4.97%的高硫煤，粒度粉碎至150目以下，以15%的煤浆浓度混匀在含有氧化硫硫杆菌和喜温硫杆菌的细菌总数比为1:1的菌液中，初始细菌浓度为2X107cells/mL,体系温度30°C，摇床转速170r/min，持续脱硫处理15天；然后过滤，将固体转移到含有施氏假 单胞菌的菌液中，初始细菌浓度为2X106cellS/mL，处理条件同上，持续脱硫处理25天，然后水洗、过滤、烘干，待分析。
[0025]经分析测定，煤中的全硫的脱除率为28.6%，其中有机硫脱除比率为16.3%，其中无机硫脱除比率为12.3%。
【权利要求】
1.一种煤的高效生物脱硫方法，其特征在于包括以下步骤: (1)先将煤炭用粉碎机粉碎至粒度在150目以下； (2)选用三株细菌，氧化硫硫杆菌、喜温硫杆菌和施氏假单胞菌； (3)脱硫过程按以下顺序进行:先用施氏假单胞菌进行有机硫脱除5-30天，再用氧化硫硫杆菌和喜温硫杆菌的混合菌液无机硫脱除5-25天；细菌浓度为2X 104-2X IO9ceIls/mL，煤浆浓度为5-40%，反应温度为10-40°C ;同时进行搅拌； (4)对脱硫处理后的煤样进行水洗、过滤和烘干，放于干燥箱中于70-150°C干燥0.5_3h。
2.如权利要求1所述煤的高效生物脱硫方法:所述的施氏假单胞菌进行脱硫处理时间为15-25天；氧化硫硫杆菌和喜温硫杆菌的混合菌液脱硫处理的时间10-20天。
3.如权利要求1所述煤的高效生物脱硫，其特征在于:步骤(3)所述的细菌浓度为2X 105-2X 107cells/mL。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(3)所述的搅拌速度为100-500r/min。
【文档编号】C10L9/02GK103937576SQ201410180259
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年5月2日 优先权日:2014年5月2日
【发明者】杨宇, 任改梅, 杨罗, 王涛, 黄露 申请人:中南大学