沼气厌氧生物脱硫设备及方法

文档序号:5000386阅读:998来源:国知局
专利名称:沼气厌氧生物脱硫设备及方法
技术领域
本发明涉及一种沼气生物脱硫设备及方法,具体涉及一种沼气厌氧生物脱硫设备及方法。
背景技术
随着工农业废弃物厌氧生物处理技术的广泛应用,沼气作为一种可再生的生物 质能源,在化石能源日益匮乏的今天,越来越受到人们的关注和重视。正常状态下,沼 气的主要成分为甲烷(50%到70%)和二氧化碳(30%到40%),并含有少量的一氧化 碳,氢气、硫化氢、氧气和氮气等。沼气中的硫化氢产生于蛋白质和其他含硫化合物的 降解过程.因此硫化氢浓度取决于沼气发生器的进料情况.并在0.1%和2%之间变化。硫 化氢浓度过高是沼气作为燃气使用最大的限制因素之一,因为硫化氢对燃烧动力设备和 金属管道具有很强的腐蚀作用,并且还会引发润滑油的变质从而加速发动机的磨损;此 夕卜,沼气在经过燃烧后,硫化氢会转化为硫的氧化物(SOx)并释放到空气中,造成大气 污染。因此,在沼气燃烧利用之前,必须去除其中的硫化氢。常用的沼气脱硫方式有化学法和生物法。化学脱硫通常采用干法氧化铁吸收的 方法,在常温下将沼气通过脱硫剂床层,沼气中的H2S与活性氧化铁接触,生成三硫化 二铁,然后含有硫化物的脱硫剂与空气中的氧接触,当有水存在时,铁的硫化物又转化 为氧化铁和单质硫。这种脱硫再生过程可循环进行多次,直至氧化铁脱硫剂表面的大部 分空隙被硫或其他杂质覆盖而失去活性为止。化学脱硫需要使用脱硫剂,而且当沼气中 硫化氢含量较高时,脱硫剂更换频繁,不但增加成本,而且操作起来比较困难。失活的 脱硫剂若不妥善处置易造成二次污染。生物脱硫是替代化学脱硫的一种新技术,它能够在很多方面克服化学脱硫的不 足。在生物脱硫过程中,涉及两大类微生物,即光能自养型微生物和化能自养型微生 物。近几年,国内外对于利用化能自养型微生物脱硫的研究比较多,最成熟的代表 菌是T.f菌(氧化亚铁硫杆菌)。荷兰、德国、日本、美国等国在这方面取得了一些成 功,也有几个生物脱硫专利。有(1)荷兰Paques公司开发的“气体脱硫方法”与“生 物脱出硫化物的方法”可将气流中的硫化氢转化为元素硫并分离出去,从而脱硫;(2)日 本的KATO REIHO等发明的“沼气生物脱硫系统”通过硝化液与沼气逆向接触,吸收、 氧化沼气中的硫化氢;(3)日本的Suzuki Tsuneo等开发的“脱硫方法与脱硫设置”将沼 液导入生物脱硫塔内,并放入载体固定硫细菌从而去除沼气中的硫化氢;(4)Ike Take开 发的“生物脱硫装置”将好氧曝气污泥喷入脱硫塔内与含硫气体逆向接触脱硫,脱硫污 泥回流入曝气池中进行再生活化;(5)青岛建工学院发明的“生物氧化催化脱硫装置” 利用生物填料装置脱硫,含硫液体进入另外的再生活化装置中曝气活化。在光能自养型微生物技术去除沼气中的硫化氢方面,光能自养型细菌是一种较 为理想的微生物,因为它能利用无机碳源,同时这种微生物的脱硫效率高,并且代谢产物单质硫释放在细胞外部,比较容易分离。
光能自养型细菌能够将硫化物氧化为单质硫,其生长只对光、CO2和无机营养物 有要求,并且要保持严格的厌氧环境。光能自养型细菌不能移动.并且在胞外沉积单质 硫。光能自养型细菌将CO2还原为碳水化合物、并将S2-氧化为s°的总光化学反应如式
权利要求
1.一种沼气厌氧生物脱硫设备,它包括补光灯(1)、反应柱(2)、沼气进入管(4)、 排泥管(5)、出液管(6)、气液分离器(7)、沼气流出管(8)和排液管(9);其特征在于 沼气厌氧生物脱硫设备还包括附着有光能自养型细菌的填料(3)、透气隔板(10)和加湿 器(11),所述反应柱(2)为有机玻璃反应柱或无机玻璃反应柱,反应柱(2)的顶端开有沼 气进口(2-1),沼气进入管(4)安装在沼气进口(2-1)处,所述沼气进入管(4)上安装有 加湿器(11),反应柱(2)的下部开有排泥(2-2),排泥管(5)的一端穿过排泥(2-2)置于 反应柱⑵内,且延伸到反应柱⑵的底,排泥管(5)的另一端置于反应柱⑵的外部, 所述反应柱(2)的下部为液体段,所述反应柱(2)的下部开有出液(2-3),出液管(6)的 一端安装在出液(2-3)处,出液管(6)的另一端与气液分离器(7)连通,气液分离器(7) 的上端连接有沼气流出管(8),气液分离器(7)的下端连接有排液管(9),所述透气隔板 (10)安装在反应柱(2)内,且位于出液管(6)的上方,反应柱(2)内设有附着有光能自养 型细菌的填料(3),附着有光能自养型细菌的填料(3)放置在透气隔板(10)上,所述补光 灯(1)设置在反应柱(2)的外部,补光灯(1)与反应柱(2)之间的距离为50mm-60mm。
2.根据权利要求1所述的沼气厌氧生物脱硫设备,其特征在于反应柱(2)的直径为 80-100mm,反应柱(2)高为 1000mm。
3.根据权利要求1或2所述的沼气厌氧生物脱硫设备,其特征在于附着有光能自养 型细菌的填料(3)为附着有光能自养型细菌的聚乙烯填料。
4.根据权利要求3所述的沼气厌氧生物脱硫设备,其特征在于光能自养型细菌为 绿色硫细菌。
5.根据权利要求1、2或4所述的沼气厌氧生物脱硫设备,其特征在于补光灯(1) 与反应柱(2)相互平行设置。
6.利用权利要求1所述的沼气厌氧生物脱硫设备进行脱硫的方法,其特征在于沼 气厌氧生物脱硫方法的具体过程为沼气经加湿器(11)加湿雾化以后从沼气进入管(4) 进入反应柱(2)中,形成下降流并流经附着有光能自养型细菌的填料(3),光能自养型细 菌利用CO2合成细胞物质,同时将S2—转化为单质硫并释放在细胞外部,在下降流的作 用下,单质硫从附着有光能自养型细菌的填料(3)上分离下来,并逐渐沉降到反应柱(2) 的底部,经排泥管(5)排出反应柱(2)外,已经实现脱除CO2和H2S的沼气液流至反应 柱(2)的底部,自出液管(6)流出,经气液分离器(7)分离,处理后的沼气自沼气流出管 (8)排出,反应柱(2)运行过程中,补光灯(1)为光能自养型细菌生长提供光源。
全文摘要
沼气厌氧生物脱硫设备及方法,它涉及一种沼气生物脱硫设备及方法。本发明解决了光能自养型微生物脱硫过程中生成硫的微颗粒后,透光率降低,影响脱硫效率的问题。脱硫设备的反应柱为有机玻璃反应柱或无机玻璃反应柱,沼气进入管上安装有加湿器,出液管与气液分离器连通,透气隔板安装在反应柱内,填料放置在透气隔板上,补光灯设置在反应柱的外部。沼气经加湿器加湿雾化以后进入反应柱中,形成下降流并流经填料,光能自养型细菌利用CO2合成细胞物质,同时将S2-转化为单质硫并释放在细胞外部,单质硫从填料上分离下来后排出,脱除CO2和H2S的沼气液自出液管流出,经气液分离器分离。本发明尤其适合小型沼气处理工程和作为家庭脱硫处理中。
文档编号B01D53/84GK102010768SQ201010584540
公开日2011年4月13日 申请日期2010年12月13日 优先权日2010年12月13日
发明者周飞祥, 张怡, 欧阳力, 韩洪军 申请人:哈尔滨工业大学
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