沼氣厭氧生物脫硫設備及方法
2023-11-07 10:43:57 1
專利名稱：沼氣厭氧生物脫硫設備及方法
技術領域：
本發明涉及一種沼氣生物脫硫設備及方法，具體涉及一種沼氣厭氧生物脫硫設備及方法。
背景技術：
隨著工農業廢棄物厭氧生物處理技術的廣泛應用，沼氣作為一種可再生的生物 質能源，在化石能源日益匱乏的今天，越來越受到人們的關注和重視。正常狀態下，沼 氣的主要成分為甲烷(50%到70%)和二氧化碳(30%到40%)，並含有少量的一氧化 碳，氫氣、硫化氫、氧氣和氮氣等。沼氣中的硫化氫產生於蛋白質和其他含硫化合物的 降解過程.因此硫化氫濃度取決於沼氣發生器的進料情況.並在0.1%和2%之間變化。硫 化氫濃度過高是沼氣作為燃氣使用最大的限制因素之一，因為硫化氫對燃燒動力設備和 金屬管道具有很強的腐蝕作用，並且還會引發潤滑油的變質從而加速發動機的磨損；此 夕卜，沼氣在經過燃燒後，硫化氫會轉化為硫的氧化物(SOx)並釋放到空氣中，造成大氣 汙染。因此，在沼氣燃燒利用之前，必須去除其中的硫化氫。常用的沼氣脫硫方式有化學法和生物法。化學脫硫通常採用幹法氧化鐵吸收的 方法，在常溫下將沼氣通過脫硫劑床層，沼氣中的H2S與活性氧化鐵接觸，生成三硫化 二鐵，然後含有硫化物的脫硫劑與空氣中的氧接觸，當有水存在時，鐵的硫化物又轉化 為氧化鐵和單質硫。這種脫硫再生過程可循環進行多次，直至氧化鐵脫硫劑表面的大部 分空隙被硫或其他雜質覆蓋而失去活性為止。化學脫硫需要使用脫硫劑，而且當沼氣中 硫化氫含量較高時，脫硫劑更換頻繁，不但增加成本，而且操作起來比較困難。失活的 脫硫劑若不妥善處置易造成二次汙染。生物脫硫是替代化學脫硫的一種新技術，它能夠在很多方面克服化學脫硫的不 足。在生物脫硫過程中，涉及兩大類微生物，即光能自養型微生物和化能自養型微生 物。近幾年，國內外對於利用化能自養型微生物脫硫的研究比較多，最成熟的代表 菌是T.f菌(氧化亞鐵硫桿菌)。荷蘭、德國、日本、美國等國在這方面取得了一些成 功，也有幾個生物脫硫專利。有(1)荷蘭Paques公司開發的「氣體脫硫方法」與「生 物脫出硫化物的方法」可將氣流中的硫化氫轉化為元素硫並分離出去，從而脫硫；(2)日 本的KATO REIHO等發明的「沼氣生物脫硫系統」通過硝化液與沼氣逆向接觸，吸收、 氧化沼氣中的硫化氫；(3)日本的Suzuki Tsuneo等開發的「脫硫方法與脫硫設置」將沼 液導入生物脫硫塔內，並放入載體固定硫細菌從而去除沼氣中的硫化氫；(4)Ike Take開 發的「生物脫硫裝置」將好氧曝氣汙泥噴入脫硫塔內與含硫氣體逆向接觸脫硫，脫硫汙 泥回流入曝氣池中進行再生活化；(5)青島建工學院發明的「生物氧化催化脫硫裝置」 利用生物填料裝置脫硫，含硫液體進入另外的再生活化裝置中曝氣活化。在光能自養型微生物技術去除沼氣中的硫化氫方面，光能自養型細菌是一種較 為理想的微生物，因為它能利用無機碳源，同時這種微生物的脫硫效率高，並且代謝產物單質硫釋放在細胞外部，比較容易分離。
光能自養型細菌能夠將硫化物氧化為單質硫，其生長只對光、CO2和無機營養物 有要求，並且要保持嚴格的厭氧環境。光能自養型細菌不能移動.並且在胞外沉積單質 硫。光能自養型細菌將CO2還原為碳水化合物、並將S2-氧化為s°的總光化學反應如式
權利要求
1.一種沼氣厭氧生物脫硫設備，它包括補光燈(1)、反應柱(2)、沼氣進入管(4)、 排泥管(5)、出液管(6)、氣液分離器(7)、沼氣流出管(8)和排液管(9)；其特徵在於 沼氣厭氧生物脫硫設備還包括附著有光能自養型細菌的填料(3)、透氣隔板(10)和加溼 器(11)，所述反應柱(2)為有機玻璃反應柱或無機玻璃反應柱，反應柱(2)的頂端開有沼 氣進口(2-1)，沼氣進入管(4)安裝在沼氣進口(2-1)處，所述沼氣進入管(4)上安裝有 加溼器(11)，反應柱(2)的下部開有排泥(2-2)，排泥管(5)的一端穿過排泥(2-2)置於 反應柱⑵內，且延伸到反應柱⑵的底，排泥管(5)的另一端置於反應柱⑵的外部， 所述反應柱(2)的下部為液體段，所述反應柱(2)的下部開有出液(2-3)，出液管(6)的 一端安裝在出液(2-3)處，出液管(6)的另一端與氣液分離器(7)連通，氣液分離器(7) 的上端連接有沼氣流出管(8)，氣液分離器(7)的下端連接有排液管(9)，所述透氣隔板 (10)安裝在反應柱(2)內，且位於出液管(6)的上方，反應柱(2)內設有附著有光能自養 型細菌的填料(3)，附著有光能自養型細菌的填料(3)放置在透氣隔板(10)上，所述補光 燈(1)設置在反應柱(2)的外部，補光燈(1)與反應柱(2)之間的距離為50mm-60mm。
2.根據權利要求1所述的沼氣厭氧生物脫硫設備，其特徵在於反應柱(2)的直徑為 80-100mm,反應柱(2)高為 1000mm。
3.根據權利要求1或2所述的沼氣厭氧生物脫硫設備，其特徵在於附著有光能自養 型細菌的填料(3)為附著有光能自養型細菌的聚乙烯填料。
4.根據權利要求3所述的沼氣厭氧生物脫硫設備，其特徵在於光能自養型細菌為 綠色硫細菌。
5.根據權利要求1、2或4所述的沼氣厭氧生物脫硫設備，其特徵在於補光燈(1) 與反應柱(2)相互平行設置。
6.利用權利要求1所述的沼氣厭氧生物脫硫設備進行脫硫的方法，其特徵在於沼 氣厭氧生物脫硫方法的具體過程為沼氣經加溼器(11)加溼霧化以後從沼氣進入管(4) 進入反應柱(2)中，形成下降流並流經附著有光能自養型細菌的填料(3)，光能自養型細 菌利用CO2合成細胞物質，同時將S2—轉化為單質硫並釋放在細胞外部，在下降流的作 用下，單質硫從附著有光能自養型細菌的填料(3)上分離下來，並逐漸沉降到反應柱(2) 的底部，經排泥管(5)排出反應柱(2)外，已經實現脫除CO2和H2S的沼氣液流至反應 柱(2)的底部，自出液管(6)流出，經氣液分離器(7)分離，處理後的沼氣自沼氣流出管 (8)排出，反應柱(2)運行過程中，補光燈(1)為光能自養型細菌生長提供光源。
全文摘要
沼氣厭氧生物脫硫設備及方法，它涉及一種沼氣生物脫硫設備及方法。本發明解決了光能自養型微生物脫硫過程中生成硫的微顆粒後，透光率降低，影響脫硫效率的問題。脫硫設備的反應柱為有機玻璃反應柱或無機玻璃反應柱，沼氣進入管上安裝有加溼器，出液管與氣液分離器連通，透氣隔板安裝在反應柱內，填料放置在透氣隔板上，補光燈設置在反應柱的外部。沼氣經加溼器加溼霧化以後進入反應柱中，形成下降流並流經填料，光能自養型細菌利用CO2合成細胞物質，同時將S2-轉化為單質硫並釋放在細胞外部，單質硫從填料上分離下來後排出，脫除CO2和H2S的沼氣液自出液管流出，經氣液分離器分離。本發明尤其適合小型沼氣處理工程和作為家庭脫硫處理中。
文檔編號B01D53/84GK102010768SQ201010584540
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月13日 優先權日2010年12月13日
發明者周飛祥, 張怡, 歐陽力, 韓洪軍 申請人:哈爾濱工業大學