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生物脱硫技术应用前景良好，其优点是设备要求简单，操作条件温和，安全、费用低，基本上不产生二次污染。但该技术仍然存在一定的问题，包括菌种和反应器效率较低，工艺不成熟等。本论文筛到一株硫氧化细菌，将其应用于硫化物去除，取得了良好的除硫效果。本研究试图将该菌株应用于烟道气SO2吸收液的两段式微生物脱硫处理，并探索硫酸盐转化为单质硫的路径和工艺，主要结果如下：从厌氧污泥池中筛选得到一株硫氧化细菌，16S rRNA测序显示其序列与Thermithiobacillus tepidarius（T. tepidarius）的几乎完全相同，命名为T. tepidarius JNU-2。JNU-2菌株为首次报道的从模拟硫酸盐废水中去除硫化物并获得单质硫的嗜热硫杆菌。单质硫生成条件优化后（pH6.0，37℃），24h内JNU-2菌株的硫代硫酸盐氧化率和单质硫回收率分别达到了98.0%和83.06%。根据JNU-2菌株的特性，一个新式内循环气升式反应器（Internal Airlift LoopReactor, IALR）被应用于单质硫的回收并成功运行。研究了通气量（Ventilatorycapacity, VC）和水力停留时间（Hydraulic retention time, HRT）两个重要的操作参数。结果发现，反应器在VC360mL min-1条件下实现了最快速的启动，启动时间为24h；在VC60mL min-1、HRT10h条件下，硫化物几乎完全氧化（98%），单质硫产量和生成率分别为75mg L-1h-1和60%左右。良好的运行结果证明，JNU-2菌株和IALR都具有应用于工业生物脱硫的潜力。建立了IALR反应器和JNU-2菌株脱硫系统的硫化物氧化动力学模型q1=0.132×10-6S/(0.811+S)和q2=0.092×10-6P0/(2.019+P0)，并对模型进行了验证。结果表明，该模型在低VC（60mL min-1）时与实际相符：在HRT13h时，模拟的S2-氧化率和S0生成率与实际值相比分别仅有11.04%和5.41%的差别；在HRT10h时，分别仅有13.15%和3.63%的差别。模拟值在高VC（360mL min-1）时与实际结果相差较大。为将JNU-2菌株应用于两段式烟道气生物脱硫工艺中的硫化物氧化阶段中，研究了它的上一步反应——硫酸盐生物还原。利用高浓度硫酸盐胁迫驯化的硫酸盐还原菌（Sulfate-reducing bacteria, SRB）厌氧活性污泥对模拟烟道气SO2吸收液进行生物还原处理。在适宜的培养条件下（pH6.5，32℃，Fe2+2mg L-1），3,780mg L-1硫酸盐的还原率提高了10%以上。SRB厌氧污泥还原硫酸盐的ThCOD/SO24最适值为3，ThCOD=3.33为最适理论化学需氧量，1,110mg L-1硫酸盐的还原率可达72.15%。SRB厌氧污泥还原硫酸盐反应体系中抑制SRB活性的硫化物浓度为300mg L-1。上述结果表明，驯化后的SRB厌氧活性污泥具有应用于工业烟道气生物脱硫的潜力。分析了烟道气中常见的几种重金属离子对SRB硫酸盐还原的影响，发现Pb2+和Ni2+在较低的浓度下（分别为1.0mg L-1和2.0mg L-1）对硫酸盐的还原产生较强的抑制作用，而Cu2+在稍高的浓度下（8.0mg L-1）显示出明显的抑制作用。上述结果说明，烟道气生物脱硫过程中去除重属离子Pb2+、Ni2+和Cu2+可有效解除对硫酸盐生物还原作用的抑制。分析了硫酸盐还原有机底物和产物对硫化物生物氧化的影响，发现还原处理过程的底物（乳酸盐）和产物（乙酸盐）对硫化物氧化有抑制作用，尤其乙酸盐的存在强烈抑制硫化物的氧化（84h后仅有22.88%的硫代硫酸盐转化率，24h后仅有1.38%的单质硫生成率）。上述结果说明两段式生物脱硫过程中硫酸盐厌氧还原得到的硫化物应该被洗脱后进行后续的生物氧化反应，以避免还原反应有机产物对氧化反应的抑制。