利用富集的硫氧化细菌群落在 fed-batch 生物反应器中最大化元素硫的产量

《Environmental Technology》：Maximizing elemental sulfur production using an enriched sulfur-oxidizing bacterial consortium in a fed-batch bioreactor

　　生物脱硫技术通过优化溶解氧、pH和硫化物负荷率条件，显著提升元素硫选择性（71%）及完全脱硫效率（100%），相较传统物理化学方法更环保经济。

　　

摘要

生物脱硫为从工业气体流中去除硫化氢（H?S）提供了一种可持续且经济高效的替代方法，尤其是在中等规模的应用中。本研究探讨了从伊朗富含硫的天然环境中分离出的一种富集的硫氧化细菌（SOB）联合菌群，在间歇式空气提升生物反应器中选择性地将硫化物转化为元素硫的应用。采用中心复合设计-响应面方法（CCD-RSM）对溶解氧（DO）、pH值和硫化物负荷率的影响进行了统计评估和优化，旨在最大化硫的选择性同时最小化副产物的产生。优化结果表明，溶解氧浓度和硫化物负荷率均显著影响硫的选择性：较低的溶解氧水平有助于提高元素硫的选择性生产，而较高的pH值和硫化物负荷率则会促进硫代硫酸盐的生成。最终确定的最佳条件为pH值8.5、溶解氧浓度0.2 mg L^?1以及硫化物负荷率97.2 mg L^?1 h^?1。在这些优化条件下，71%的入口硫化物被选择性转化为元素硫，并且所有实验中均实现了100%的硫化物去除率。这些发现表明，使用富集的SOB菌群并结合良好的过程控制条件，可以使生物脱硫在工业应用中更加高效、具有选择性且环保。与传统物理化学方法相比，优化的生物过程在温和的条件下运行，更具成本效益和环境可持续性，同时仍能保持较高的硫化物去除率和硫回收率。