鐵鹽自循環脫硫厭氧反應器的製造方法

2023-05-27 12:16:11

鐵鹽自循環脫硫厭氧反應器的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種鐵鹽自循環脫硫厭氧反應器。反應器主體設有厭氧反應系統和鐵鹽脫硫系統；厭氧反應系統設有布水區、反應區、分離區和回流區；鐵鹽脫硫系統設鐵鹽脫硫區和鐵鹽再生區。反應區產生的硫化氫經分離區導入鐵鹽脫硫區，由三價鐵將其氧化成單質硫，產物二價鐵導入鐵鹽再生區，氧化成三價鐵後自流至鐵鹽脫硫區，實現鐵鹽循環利用。本實用新型融厭氧反應系統與鐵鹽脫硫系統於一體，可防止H2S外洩所致的空氣汙染；氧化H2S為單質硫，可回收硫資源；循環利用鐵鹽，可減少脫硫劑消耗量；以三價鐵代替氧氣進行脫硫，可降低甲烷與氧氣混合所致的爆炸風險，實現安全生產。
【專利說明】鐵鹽自循環脫硫厭氧反應器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及脫硫厭氧反應器，尤其涉及一種鐵鹽自循環脫硫厭氧反應器。
【背景技術】
[0002]隨著環境和能源問題的日益突出，厭氧生物技術因能消除汙染和回收能源而受到人們青睞。然而，在採用厭氧生物技術處理工業廢水、農業汙水和生活汙水時，易將廢水中含有的硫酸鹽和硫化物轉化為硫化氫釋放。硫化氫是一種有毒有害氣體，存在以下危害:抑制厭氧功能菌活性，影響厭氧處理效率；散發惡臭；具有毒性，影響人與生物健康；具有腐蝕性，侵蝕管道、設備儀器等；燃燒產生二氧化硫，造成二次汙染等。我國環保標準規定:用作能源時，沼氣氣體中的硫化氫含量不得超過20mg/m3。因此，沼氣脫硫必不可少。
[0003]目前，常用的沼氣脫硫方法有物理法、化學法和生物法等，以物理化學法為主。但是，在實際應用過程中主要存在如下缺點:幹法脫硫效率不高，脫硫劑再生困難，處理硫容量較低；溼法脫硫運行費用高。

【發明內容】

[0004]本實用新型目的是克服現有技術的不足，提供一種鐵鹽自循環脫硫厭氧反應器。
[0005]鐵鹽自循環脫硫厭氧反應器本體從下到上依次設有厭氧反應系統和鐵鹽脫硫系統；厭氧反應系統包括布水區、反應區、分離區、回流區，布水區從下到上依次設有排泥管、廢水進管、水流混合分布室，反應區包括取樣管、汙泥床，取樣管設在汙泥床的側壁上，分離區包括三相分離器、氣體分離室、汙泥沉澱室、第一氣室、溢流堰，三相分離器的內側設有氣體分離室，三相分離器的外側設有汙泥沉澱室，三相分離器的上方設有第一氣室，溢流堰設在分離區的側壁上，回流區從上到下順次設有回流液吸管、調節閥、回流液連通管、回流液進管，回流液進管與水流混合分布室相連，回流液吸管與氣體分離室相連；鐵鹽脫硫系統包括鐵鹽脫硫區和鐵鹽再生區，鐵鹽脫硫區從下到上順次設有脫硫區集硫斜板、鐵鹽脫硫區反應液輸入管、第二氣室、沼氣輸出管，鐵鹽脫硫區的側壁下端設有脫硫區單質硫排放管，鐵鹽脫硫區的側壁上端設有進藥管，鐵鹽脫硫區的右側設有擋氣板，擋氣板的右側設有鐵鹽脫硫區反應液輸出管與鐵鹽再生區相連，脫硫區集硫斜板上設有管狀布氣裝置；鐵鹽再生區從下到上順次設有再生區集硫斜板、空氣輸入管、曝氣裝置、鐵鹽再生液回流裝置、第三氣室、尾氣排放管，鐵鹽再生區的側壁下端設有再生區單質硫排放管，鐵鹽再生液回流裝置與鐵鹽脫硫區反應液輸入管相連。
[0006]所述的反應器本體呈圓筒狀，反應區、分離區和鐵鹽脫硫系統高度之比為6:3:1?8:4:1，反應區和分離區的直徑之比為1:2。
[0007]所述的厭氧反應系統與鐵鹽脫硫系統的體積之比為5:1?10:1 ;鐵鹽脫硫區與鐵鹽再生區的體積之比為1:1?2:1。
[0008]所述的脫硫區集硫斜板與水平面夾角α為30?45°，管狀布氣裝置由內管和外管構成，內管和外管直徑比為2?3:1，管狀布氣裝置分布密度為25?100個/m2，鐵鹽脫硫區充三價鐵脫硫反應液，液面低於管狀布氣裝置內管上沿，擋氣板上沿離鐵鹽脫硫區反應液輸出管上沿4?8cm，鐵鹽脫硫區反應液輸入管上沿位於反應液表面，與水平面夾角α為5?10°。
[0009]所述的再生區集硫斜板與水平面夾角α為30?45°，鐵鹽再生區充二價鐵再生液，鐵鹽再生液回流裝置為半圓形堰槽，槽沿低於液面，槽深2?4cm，槽底與鐵鹽脫硫區反應液輸入管相連。
[0010]本實用新型與現有技術相比具有的有益效果:1.厭氧反應系統與鐵鹽脫硫系統融為一體，可防止H2S外洩所致的空氣汙染；2.將H2S氧化成單質硫，可回收硫資源；3.鐵鹽循環利用，可減少脫硫劑消耗量；4.以三價鐵代替氧氣，可降低甲烷與氧氣混合所致的爆炸風險，實現安全生產。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為鐵鹽自循環脫硫厭氧反應器剖面圖；
[0012]圖2為本實用新型鐵鹽脫硫系統B剖面圖；
[0013]圖3為本實用新型鐵鹽脫硫再生系統B俯視圖，
[0014]圖中:厭氧反應系統A、鐵鹽脫硫系統B ;布水區Al、反應區A2、分離區A3、回流區A4 ;鐵鹽脫硫區B1、鐵鹽再生區B2 ;排泥管All、廢水進管A12、水流混合分布室A13 ;取樣管A21、汙泥床A22 ;三相分離器A31、氣體分離室A32、汙泥沉澱室A33、第一氣室A34、溢流堰A35 ;回流液吸管A41、調節閥A42、回流液連通管A43、回流液進管A44 ;脫硫區集硫斜板B11、管狀布氣裝置B12、進藥管B13、擋氣板B14、鐵鹽脫硫區反應液輸出管B15、鐵鹽脫硫區反應液輸入管B16、第二氣室B17、沼氣輸出管B18、脫硫區單質硫排放管B19 ;再生區集硫斜板B21、再生區單質硫排放管B22、空氣輸入管B23、曝氣裝置B24、鐵鹽再生液回流裝置B25、第三氣室B26、尾氣排放管27。
【具體實施方式】
[0015]如圖1、2、3所示，鐵鹽自循環脫硫厭氧反應器本體從下到上依次設有厭氧反應系統A和鐵鹽脫硫系統B ;厭氧反應系統A包括布水區Al、反應區A2、分離區A3、回流區A4,布水區Al從下到上依次設有排泥管All、廢水進管A12、水流混合分布室A13，反應區A2包括取樣管A21、汙泥床A22，取樣管A21設在汙泥床A22的側壁上，分離區A3包括三相分離器A31、氣體分離室A32、汙泥沉澱室A33、第一氣室A34、溢流堰A35，三相分離器A31的內側設有氣體分離室A32，三相分離器A31的外側設有汙泥沉澱室A33，三相分離器A31的上方設有第一氣室A34，溢流堰A35設在分離區A3的側壁上，回流區A4從上到下順次設有回流液吸管A41、調節閥A42、回流液連通管A43、回流液進管A44，回流液進管A44與水流混合分布室A13相連，回流液吸管A41與氣體分離室A32相連；鐵鹽脫硫系統B包括鐵鹽脫硫區BI和鐵鹽再生區B2，鐵鹽脫硫區BI從下到上順次設有脫硫區集硫斜板BI 1、鐵鹽脫硫區反應液輸入管B16、第二氣室B17、沼氣輸出管B18，鐵鹽脫硫區BI的側壁下端設有脫硫區單質硫排放管B19，鐵鹽脫硫區BI的側壁上端設有進藥管B13，鐵鹽脫硫區BI的右側設有擋氣板B14，擋氣板B14的右側設有鐵鹽脫硫區反應液輸出管B15與鐵鹽再生區B2相連，脫硫區集硫斜板Bll上設有管狀布氣裝置B12 ;鐵鹽再生區B2從下到上順次設有再生區集硫斜板B21、空氣輸入管B23、曝氣裝置B24、鐵鹽再生液回流裝置B25、第三氣室B26、尾氣排放管B27，鐵鹽再生區B2的側壁下端設有再生區單質硫排放管B22，鐵鹽再生液回流裝置B25與鐵鹽脫硫區反應液輸入管B16相連。
[0016]所述的反應器本體呈圓筒狀，反應區A2、分離區A3和鐵鹽脫硫系統B高度之比為6:3:1~8:4:1，反應區A2和分離區A3的直徑之比為1:2。
[0017]所述的厭氧反應系統A與鐵鹽脫硫系統B的體積之比為5:1~10:1 ;鐵鹽脫硫區BI與鐵鹽再生區B2的體積之比為1:1~2:1。
[0018]所述的脫硫區集硫斜板Bll與水平面夾角α為30~45°，管狀布氣裝置Β12由內管和外管構成，內管和外管直徑比為2~3:1，管狀布氣裝置Β12分布密度為25~100個/m2，鐵鹽脫硫區BI充三價鐵脫硫反應液，液面低於管狀布氣裝置Β12內管上沿，擋氣板Β14上沿離鐵鹽脫硫區BI反應液輸出管Β15上沿4~8cm，鐵鹽脫硫區反應液輸入管B16上沿位於反應液表面，與水平面夾角α為5~10°。
[0019]4、根據權利I所述的一種鐵鹽自循環脫硫厭氧反應器，其特徵在於:所述的再生區集硫斜板Β21與水平面夾角α為30~45°，鐵鹽再生區Β2充二價鐵再生液，鐵鹽再生液回流裝置Β25為半圓形堰槽，槽沿低於液面，槽深2~4cm，槽底與鐵鹽脫硫區反應液輸入管B16相連。藉助鐵鹽再生區的曝氣，實現鐵鹽脫硫區BI和鐵鹽再生區B2之間的反應液自循環。
[0020]本實用新型利用三價鐵鹽溶液處理沼氣，可氧化硫化氫為單質硫並加以回收，同時利用曝氣將鐵鹽脫硫產生的二價鐵氧化成三價鐵，實現脫硫劑的自循環利用。反應過程為:
[0021]S2^Fe3+ ^ S I +Fe2+
[0022]2Fe2++02 — 2Fe3+
[0023]本實用新型利用三價鐵鹽氧化H2S為單質硫，脫硫效率高且可回收硫資源；循環利用鐵鹽，可實現脫硫劑再生，減少脫硫劑消耗量；以三價鐵代替氧氣進行脫硫，可降低甲烷與氧氣混合所致的爆炸風險，實現安全生產。
[0024]本實用新型三個系統工作過程如下:
[0025]沼氣產生系統。包括布水區Al、反應區A2、分離區A3、回流區A4，布水區Al設有排泥管Al 1、廢水進管A12、水流混合分布室A13，反應區A2設有取樣管A21、汙泥床A22，分離區A3設有三相分離器A31、氣體分離室A32、汙泥沉澱室A33、氣室A A34、溢流堰A35，回流區A4設有回流液吸管A41、調節閥A42、回流液連通管A43、回流液進管A44。廢水由廢水進管進入水流混合分布室，在反應區由厭氧微生物將有機物轉化成沼氣，硫化鹽轉化成H2S,沼氣與反應液進入三相分離器A31，進行氣液固三相分離，氣體由氣體分離室A32進入氣室A A34，再通過管式布氣裝置B12進入鐵鹽脫硫區BI，厭氧處理出水通過溢流堰A35排出反應器，溢流堰A35中持有水層，可防止沼氣從溢流堰逃逸，也可阻止空氣進入。設置回流區A4，可強化反應區液體運動，有利於沼氣逸出。
[0026]鐵鹽脫硫回收系統。在自身氣壓推動下，沼氣通過管式布氣裝置B12進入鐵鹽脫硫區BI。沿管式布氣裝置內管向上流動，再在外管限制下向下流動，與鐵鹽脫硫液接觸。硫化氫被脫硫液吸收進入液相，並被硫酸鐵氧化單質硫而得到去除。形成的單質硫在重力作用下逐漸沉澱至底部。脫硫區集硫斜板BI I與水平夾角α為30~45°，單質硫經脫硫區集硫斜板Bll收集，再由脫硫區單質硫排放管B19排出。脫硫後的沼氣經由沼氣輸出管B18排出。
[0027]鐵鹽自循環再生系統。鐵鹽再生區B2的曝氣裝置B24進行曝氣時可產生負壓，將鐵鹽脫硫區BI含二價鐵的反應液通過鐵鹽脫硫區反應液輸出管B15吸入鐵鹽再生區B2，擋氣板B14可防止沼氣進入鐵鹽再生區B2，同時也可防止空氣進入鐵鹽脫硫區BI。曝氣產生上升氣泡與液體接觸，將二價鐵氧化為三價鐵，實現鐵鹽再生。上升氣流擾動再生液自動流入鐵鹽再生液回流裝置B25的圓形堰槽，再通過豎管自流入鐵鹽脫硫區反應液輸入管B16，鐵鹽脫硫區反應液輸入管B16與水平夾角5?10°，延伸至鐵鹽脫硫區左側，使再生液在鐵鹽脫硫區BI混合均勻，充分利用。剩餘空氣通過尾氣輸放管B26排放。
【權利要求】
1.一種鐵鹽自循環脫硫厭氧反應器，其特徵在於:反應器本體從下到上依次設有厭氧反應系統(A)和鐵鹽脫硫系統(B);厭氧反應系統(A)包括布水區(Al)、反應區(A2)、分離區(A3)、回流區(A4)，布水區(Al)從下到上依次設有排泥管(All)、廢水進管(A12)、水流混合分布室(A13)，反應區(A2)包括取樣管(A21 )、汙泥床(A22)，取樣管(A21)設在汙泥床(A22)的側壁上，分離區(A3)包括三相分離器(A31)、氣體分離室(A32)、汙泥沉澱室(A33)、第一氣室(A34 )、溢流堰(A35 )，三相分離器(A31)的內側設有氣體分離室(A32 )，三相分離器(A31)的外側設有汙泥沉澱室(A33)，三相分離器(A31)的上方設有第一氣室(A34)，溢流堰(A35)設在分離區(A3)的側壁上，回流區(A4)從上到下順次設有回流液吸管(A41)、調節閥(A42)、回流液連通管(A43)、回流液進管(A44)，回流液進管(A44)與水流混合分布室(A13)相連，回流液吸管(A41)與氣體分離室(A32)相連；鐵鹽脫硫系統(B)包括鐵鹽脫硫區(BI)和鐵鹽再生區(B2)，鐵鹽脫硫區(BI)從下到上順次設有脫硫區集硫斜板(B11)、鐵鹽脫硫區反應液輸入管(B16)、第二氣室(B17)、沼氣輸出管(B18)，鐵鹽脫硫區(BI)的側壁下端設有脫硫區單質硫排放管(B19)，鐵鹽脫硫區(BI)的側壁上端設有進藥管(B13)，鐵鹽脫硫區(BI)的右側設有擋氣板(B14)，擋氣板(B14)的右側設有鐵鹽脫硫區反應液輸出管(B15)與鐵鹽再生區(B2)相連，脫硫區集硫斜板(Bll)上設有管狀布氣裝置(B12);鐵鹽再生區(B2)從下到上順次設有再生區集硫斜板(B21)、空氣輸入管(B23)、曝氣裝置(B24)、鐵鹽再生液回流裝置(B25)、第三氣室(B26)、尾氣排放管(B27)，鐵鹽再生區(B2)的側壁下端設有再生區單質硫排放管(B22)，鐵鹽再生液回流裝置(B25)與鐵鹽脫硫區反應液輸入管(B16)相連。
2.根據權利I所述的一種鐵鹽自循環脫硫厭氧反應器，其特徵在於:所述的反應器本體呈圓筒狀，反應區(A2)、分離區(A3)和鐵鹽脫硫系統(B)高度之比為6:3:11:4:1，反應區(A2)和分離區(A3)的直徑之比為1:2。
3.根據權利I所述的一種鐵鹽自循環脫硫厭氧反應器，其特徵在於:所述的厭氧反應系統(A)與鐵鹽脫硫系統(B)的體積之比為5:廣10:1 ;鐵鹽脫硫區(BI)與鐵鹽再生區(B2)的體積之比為1:1~2:1。
4.根據權利I所述的一種鐵鹽自循環脫硫厭氧反應器，其特徵在於:所述的脫硫區集硫斜板(Bll)與水平面夾角α為30-45°，管狀布氣裝置(Β12)由內管和外管構成，內管和外管直徑比為2~3:1，管狀布氣裝置(Β12)分布密度為25~100個/m2，鐵鹽脫硫區(BI)充三價鐵脫硫反應液，液面低於管狀布氣裝置(B12)內管上沿，擋氣板(B14)上沿離鐵鹽脫硫區(BI)反應液輸出管(B15)上沿rScm，鐵鹽脫硫區反應液輸入管(B16)上沿位於反應液表面，與水平面夾角α為5~10°。
5.根據權利I所述的一種鐵鹽自循環脫硫厭氧反應器，其特徵在於:所述的再生區集硫斜板(Β21)與水平面夾角α為30-45°，鐵鹽再生區(Β2)充二價鐵再生液，鐵鹽再生液回流裝置(Β25)為半圓形堰槽，槽沿低於液面，槽深2~4cm，槽底與鐵鹽脫硫區反應液輸入管(B16)相連。
【文檔編號】B01D53/78GK203683220SQ201320844275
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月19日 優先權日:2013年12月19日
【發明者】鄭平, 邱琳, 張萌 申請人:浙江大學