将硫氢化物转化为单质硫的工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种用于在包含硫化物氧化细菌的水溶液中将硫氢化物转化为单质硫的工艺的控制方法，其中通过如下方式控制所述工艺：在电化学电池的阳极电极和阴极电极之间或者在阳极电极和参比电极之间施加电位，从而在阴极电极和阳极电极之间产生电流，测量由电化学电池所测量的电流，以及响应于所测电流来调整工艺。转化硫氢化物的工艺可包括以下步骤：(a)在水溶液中使硫氢化物与氧化的硫化物氧化细菌接触，和单质硫，(b)氧化该还原的硫化物氧化细菌，(c)在步骤(a)中使用步骤(b)中获得的氧化的硫化物氧化细菌，以及(d)从步骤(a)和/或步骤(b)中获得的水溶液中分离单质硫。

The process of transforming the sulfide hydrides into elemental sulfur

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】将硫氢化物转化为单质硫的工艺本专利技术涉及在包含硫化物氧化细菌的水溶液中将硫氢化物(bisulphide)转化为单质硫的工艺的控制方法。EP0958251B描述了一种生物处理含有硫化物的苛性碱水溶液的工艺。在硫化物氧化细菌存在下，硫化物部分转化为单质硫，并且部分转化为硫酸盐。根据该公开物，在氧气受限的情况下(即在DO(溶解氧)值至少低于0.1mg·L-1)或在高硫化物加载速率下，硫化物微生物氧化为单质硫。在后一种情形中，生物质过度加载，并且作为中间产物形成硫。在低于250mg硫化物L-1·h-1的加载速率下，在增加的DO值下，硫化物氧化细菌倾向于生成不希望的硫酸盐而不是生成硫，因为硫酸盐的形成为微生物生长提供了更多的能量。出于工艺稳定性，工艺优选地不在“过度加载条件”下运行。因此，需要化学计量的氧气供应以便将所有硫化物氧化成单质硫。由于当前可用的氧气传感器的检测极限为约0.1mg·L-1，因此它们不适合作为测量装置，因此在EP0958251B中描述了另一个参数。所述的控制氧气供应的方法是通过测量溶液的氧化还原(还原-氧化)电位。氧化还原电位是溶液接受或给予电子的倾向性的量度。该公开物描述了在硫化物氧化生物反应器中，实测的氧化还原电位主要由硫化物浓度决定。当氧化还原电位表明较高的硫化物含量时，通过添加较多的氧气来控制该工艺，反之亦然。如EP0958251中所述的使用氧化还原电位的控制方法已证明是非常有用的控制所述工艺的工具，例如在小时尺度上。该方法的缺点是它不提供关于硫化物氧化细菌本身的生物活性的任何信息。可能的是，看起来恰当地将工艺控制在了氧化还原设定点之内，同时硫化物氧化细菌的生物活性在数天内逐渐下降到H2S去除效率降低的水平，过度消耗化学物质或甚至工艺停止。当前用于测量硫化物氧化细菌的生物学活性的方法是所谓的呼吸测试。在该测试中，从有氧反应器或其流出物中取出水溶液的样品并用氧气饱和。接下来，添加已知量的硫氢化物，并及时测量溶解氧的减少。该实验适当地重复进行三次。溶解氧的减少速率是硫化物氧化细菌将硫氢化物转化为单质硫和硫酸盐的能力的量度。该量度用于调整特别是有氧反应器中的工艺条件。该呼吸测试是耗时的并且不适合于简单的在线测量和工艺控制。例如，只能在一天或几天之后获得结果，这对于控制工艺而言不是最佳的。此外，该测试不能代表WO2015/114069中所述的工艺。该公开物描述了一种工艺，其中在第一生物反应器中在厌氧条件下使硫氢化物和硫化物氧化细菌接触。在这些厌氧条件下，硫化物氧化细菌能够将硫氢化物转化为单质硫。在随后的有氧步骤中使硫化物氧化细菌再生。再生的硫化物氧化细菌被再循环到厌氧的第一生物反应器中。在该工艺中，在没有氧气的情况下，硫化物氧化细菌将硫氢化物转化为单质硫。由于呼吸测试是通过用氧气饱和水溶液进行的，因此结果是不能通过该测试获得该工艺的硫化物氧化细菌转化硫氢化物的能力的代表性测量。本专利技术的目的是提供一种用于在包含硫化物氧化细菌的水溶液中将硫氢化物转化为单质硫的工艺的简单控制方法。这通过以下控制方法来实现。一种用于在包含硫化物氧化细菌的水溶液中将硫氢化物转化为单质硫的工艺的控制方法，其中该控制方法包括：提供包含阴极电极、阳极电极和参比电极的电化学电池，其中所述电极与水溶液接触，其中在阳极电极和阴极电极之间或者在阳极电极和参比电极之间施加电位，从而在阴极电极和阳极电极之间产生电流，其中在保持阳极电极和阴极电极之间的恒定电位或在保持阳极电极和参比电极之间的恒定电位的同时，测量在阴极电极和阳极电极之间流动的电流，以及响应于所测电流调整工艺。申请人发现，对于早先描述的有氧工艺和厌氧工艺两者，在电化学电池中在设定的施加电位下测得的电流是硫化物氧化细菌将硫氢化物转化为单质硫的能力和/或硫化物氧化细菌将硫氢化物转化为不期望的硫酸盐的能力的可靠量度。测量可以在线或离线进行。可以实时测量电流，并提供有关硫化物氧化细菌将硫氢化物转化为单质硫的能力的实时信息。与使用现有技术呼吸测试和/或氧化还原电位的控制方法相比，这导致更直接和有效的工艺控制。申请人已发现，在没有氧气的情况下，硫化物氧化细菌能够将硫氢化物氧化成单质硫。硫化物的氧化可以用下式描述：HS-+bac+→1/8S8+H++bac-(1)这里，bac+是氧化的硫化物氧化细菌。当硫氢化物被氧化时，该细菌被还原(bac-)。为了使细菌再生，使它们与例如提供给例如再生器反应器的氧气接触。氧气的还原由下式给出：bac-+1/2O2+2H+→bac++H2O(2)我们现在已发现还原的硫化物氧化细菌(bac-)能够将电子转移到电化学电池中的阳极。该发现使人们能够使用该电池并在施加电位时测量电流，该电流是生物活性(即硫化物氧化细菌将硫氢化物转化为单质硫的能力)的量度。在根据本专利技术的工艺中由电化学电池测量的电流可以例如用于：(i)提供有关细菌再生速率的信息，并且其中可以响应于所测电流通过例如添加或多或少的氧化剂(例如氧气)来调整该再生过程，(ii)提供有关细菌总活性和/或生物质浓度的信息，其中可以通过添加或多或少的营养物来调整该工艺，(iii)提供有关加载的水溶液中溶解的硫氢化物浓度的信息，并且其中可以通过向所述加载的水溶液中添加或多或少的氧化的硫化物氧化细菌来调整该工艺，和/或(iv)提供有关细菌形成不希望的副产物硫酸盐的电位的信息，其中可以通过减少提供给该工艺的电子受体(例如氧气和硝酸盐)来调整该工艺。所述电化学电池包括阴极电极、阳极电极和参比电极。可以存在更多的电极，例如以便在不同条件下同时测量电流。电极与水溶液接触。在保持阳极电极和阴极电极之间的恒定电位或者在保持阳极电极和参比电极之间的恒定电位的同时，测量在阴极电极和阳极电极之间流动的电流。在施加的电位下测得的电流将提供电子从细菌到阳极的转移速率的量度，并因此将反映细菌的活性。测得的电流将提供以下的量度:细菌吸收硫化物的程度以及硫化物氧化细菌存储电荷的程度。如果电流减小，则测量到硫化物氧化细菌活性的降低，反之亦然。施加的电位适宜在-1.0V和1V之间，优选在-0.6V和0.4V之间，以相对于Ag/AgCl参比的阳极电位表示。所测的电流从而不为零，适宜为大于1μA，并且优选为大于0.001A/m2阳极电极面积。优选地，在改变在阳极电极和阴极电极之间或者在阳极电极和参比电极之间施加的电位的同时，测量在阴极电极和阳极电极之间流动的电流。因此，对于施加的电位而言在多于一个不同值处测量电流。优选地，对于施加的电位的至少一个值测得的电流大于0.001A/m2阳极电极面积。可以按线性扫描伏安法、循环伏安法或极化曲线进行的该测量是有利的，因为其提供了根据电极电位和电流快速测量生物活性。这提供了关于细菌吸收硫化物的程度的算子(operator)或工艺控制算法输入，其可用于在使硫化物氧化细菌再生时调节氧气供应。可通过恒电位仪、电阻和/或外部电源以本领域技术人员已知的方式控制电化学电池。阴极电极可以由任何导电材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在包含硫化物氧化细菌的水溶液中将硫氢化物转化为单质硫的工艺的控制方法，其中该控制方法包括：/n提供包含阴极电极、阳极电极和参比电极的电化学电池，/n其中所述电极与水溶液接触，/n其中在阳极电极和阴极电极之间或者在阳极电极和参比电极之间施加电位，该施加电位，在阴极电极和阳极电极之间产生电流，/n其中在保持阳极电极和阴极电极之间的恒定电位或在保持阳极电极和参比电极之间的恒定电位的同时，测量在阴极电极和阳极电极之间流动的电流，以及/n响应于所测电流调整工艺。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170601 EP 17173888.31.一种用于在包含硫化物氧化细菌的水溶液中将硫氢化物转化为单质硫的工艺的控制方法，其中该控制方法包括：
提供包含阴极电极、阳极电极和参比电极的电化学电池，
其中所述电极与水溶液接触，
其中在阳极电极和阴极电极之间或者在阳极电极和参比电极之间施加电位，该施加电位，在阴极电极和阳极电极之间产生电流，
其中在保持阳极电极和阴极电极之间的恒定电位或在保持阳极电极和参比电极之间的恒定电位的同时，测量在阴极电极和阳极电极之间流动的电流，以及
响应于所测电流调整工艺。


2.根据权利要求1所述的控制方法，其中该施加电位在-0.6V和0.4V之间，以阳极电位相对于Ag/AgCl参比表示。


3.根据权利要求1-2中任一项所述的控制方法，其中在该施加电位的多于一个不同值下测量电流。


4.根据权利要求3所述的控制方法，其中对于该施加电位的至少一个值所测得的电流大于0.01A/m2。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的控制方法，其中通过恒电位仪、电阻和/或外部电源控制所述电化学电池。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的控制方法，其中将硫氢化物转化为单质硫的方法至少包括以下步骤：
(a)在水溶液中使硫氢化物与氧化的硫化物氧化细菌接触，以获得还原的硫化物氧化细菌和单质硫，
(b)氧化该还原的硫化物氧化细菌，以获得氧化的硫化物氧化细菌，
(c)在步骤(a)中使用步骤(b)中获得的氧化的硫化物氧化细菌，以及
(d)从步骤(a)和/或步骤(b)中获得的水溶液中分离出单质硫。


7.根据权利要求6所述的控制方法，其中在步骤(a)中，使包含氧化的硫化物氧化细菌的水溶液与包含硫化氢的气体接触...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·B·M·克劳克，A·特海恩，F·德林克，C·J·N·布斯曼，
申请(专利权)人：帕奎勒有限责任公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL