專利名稱：沼氣厭氧生物脫硫設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沼氣生物脫硫設(shè)備及方法，具體涉及一種沼氣厭氧生物脫硫設(shè)備及方法。
背景技術(shù)：
隨著工農(nóng)業(yè)廢棄物厭氧生物處理技術(shù)的廣泛應(yīng)用，沼氣作為一種可再生的生物 質(zhì)能源，在化石能源日益匱乏的今天，越來(lái)越受到人們的關(guān)注和重視。正常狀態(tài)下，沼 氣的主要成分為甲烷(50%到70%)和二氧化碳(30%到40%)，并含有少量的一氧化 碳，氫氣、硫化氫、氧氣和氮?dú)獾?。沼氣中的硫化氫產(chǎn)生于蛋白質(zhì)和其他含硫化合物的 降解過程.因此硫化氫濃度取決于沼氣發(fā)生器的進(jìn)料情況.并在0.1%和2%之間變化。硫 化氫濃度過高是沼氣作為燃?xì)馐褂米畲蟮南拗埔蛩刂?，因?yàn)榱蚧瘹鋵?duì)燃燒動(dòng)力設(shè)備和 金屬管道具有很強(qiáng)的腐蝕作用，并且還會(huì)引發(fā)潤(rùn)滑油的變質(zhì)從而加速發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損；此 夕卜，沼氣在經(jīng)過燃燒后，硫化氫會(huì)轉(zhuǎn)化為硫的氧化物(SOx)并釋放到空氣中，造成大氣 污染。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(xué)法和生物法。化學(xué)脫硫通常采用干法氧化鐵吸收的 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，然后含有硫化物的脫硫劑與空氣中的氧接觸，當(dāng)有水存在時(shí)，鐵的硫化物又轉(zhuǎn)化 為氧化鐵和單質(zhì)硫。這種脫硫再生過程可循環(huán)進(jìn)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(zhì)覆蓋而失去活性為止?；瘜W(xué)脫硫需要使用脫硫劑，而且當(dāng)沼氣中 硫化氫含量較高時(shí)，脫硫劑更換頻繁，不但增加成本，而且操作起來(lái)比較困難。失活的 脫硫劑若不妥善處置易造成二次污染。生物脫硫是替代化學(xué)脫硫的一種新技術(shù)，它能夠在很多方面克服化學(xué)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(yǎng)型微生物和化能自養(yǎng)型微生 物。近幾年，國(guó)內(nèi)外對(duì)于利用化能自養(yǎng)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(guó)、日本、美國(guó)等國(guó)在這方面取得了一些成 功，也有幾個(gè)生物脫硫?qū)＠?。?1)荷蘭Paques公司開發(fā)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(zhuǎn)化為元素硫并分離出去，從而脫硫；(2)日 本的KATO REIHO等發(fā)明的“沼氣生物脫硫系統(tǒng)”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(fā)的“脫硫方法與脫硫設(shè)置”將沼 液導(dǎo)入生物脫硫塔內(nèi)，并放入載體固定硫細(xì)菌從而去除沼氣中的硫化氫；(4)Ike Take開 發(fā)的“生物脫硫裝置”將好氧曝氣污泥噴入脫硫塔內(nèi)與含硫氣體逆向接觸脫硫，脫硫污 泥回流入曝氣池中進(jìn)行再生活化；(5)青島建工學(xué)院發(fā)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(jìn)入另外的再生活化裝置中曝氣活化。在光能自養(yǎng)型微生物技術(shù)去除沼氣中的硫化氫方面，光能自養(yǎng)型細(xì)菌是一種較 為理想的微生物，因?yàn)樗芾脽o(wú)機(jī)碳源，同時(shí)這種微生物的脫硫效率高，并且代謝產(chǎn)物單質(zhì)硫釋放在細(xì)胞外部，比較容易分離。
光能自養(yǎng)型細(xì)菌能夠?qū)⒘蚧镅趸癁閱钨|(zhì)硫，其生長(zhǎng)只對(duì)光、CO2和無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物 有要求，并且要保持嚴(yán)格的厭氧環(huán)境。光能自養(yǎng)型細(xì)菌不能移動(dòng).并且在胞外沉積單質(zhì) 硫。光能自養(yǎng)型細(xì)菌將CO2還原為碳水化合物、并將S2-氧化為s°的總光化學(xué)反應(yīng)如式
權(quán)利要求
1.一種沼氣厭氧生物脫硫設(shè)備，它包括補(bǔ)光燈(1)、反應(yīng)柱(2)、沼氣進(jìn)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)；其特征在于 沼氣厭氧生物脫硫設(shè)備還包括附著有光能自養(yǎng)型細(xì)菌的填料(3)、透氣隔板(10)和加濕 器(11)，所述反應(yīng)柱(2)為有機(jī)玻璃反應(yīng)柱或無(wú)機(jī)玻璃反應(yīng)柱，反應(yīng)柱(2)的頂端開有沼 氣進(jìn)口(2-1)，沼氣進(jìn)入管(4)安裝在沼氣進(jìn)口(2-1)處，所述沼氣進(jìn)入管(4)上安裝有 加濕器(11)，反應(yīng)柱(2)的下部開有排泥(2-2)，排泥管(5)的一端穿過排泥(2-2)置于 反應(yīng)柱⑵內(nèi)，且延伸到反應(yīng)柱⑵的底，排泥管(5)的另一端置于反應(yīng)柱⑵的外部， 所述反應(yīng)柱(2)的下部為液體段，所述反應(yīng)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(yīng)柱(2)內(nèi)，且位于出液管(6)的上方，反應(yīng)柱(2)內(nèi)設(shè)有附著有光能自養(yǎng) 型細(xì)菌的填料(3)，附著有光能自養(yǎng)型細(xì)菌的填料(3)放置在透氣隔板(10)上，所述補(bǔ)光 燈(1)設(shè)置在反應(yīng)柱(2)的外部，補(bǔ)光燈(1)與反應(yīng)柱(2)之間的距離為50mm-60mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼氣厭氧生物脫硫設(shè)備，其特征在于反應(yīng)柱(2)的直徑為 80-100mm,反應(yīng)柱(2)高為 1000mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沼氣厭氧生物脫硫設(shè)備，其特征在于附著有光能自養(yǎng) 型細(xì)菌的填料(3)為附著有光能自養(yǎng)型細(xì)菌的聚乙烯填料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沼氣厭氧生物脫硫設(shè)備，其特征在于光能自養(yǎng)型細(xì)菌為 綠色硫細(xì)菌。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的沼氣厭氧生物脫硫設(shè)備，其特征在于補(bǔ)光燈(1) 與反應(yīng)柱(2)相互平行設(shè)置。
6.利用權(quán)利要求1所述的沼氣厭氧生物脫硫設(shè)備進(jìn)行脫硫的方法，其特征在于沼 氣厭氧生物脫硫方法的具體過程為沼氣經(jīng)加濕器(11)加濕霧化以后從沼氣進(jìn)入管(4) 進(jìn)入反應(yīng)柱(2)中，形成下降流并流經(jīng)附著有光能自養(yǎng)型細(xì)菌的填料(3)，光能自養(yǎng)型細(xì) 菌利用CO2合成細(xì)胞物質(zhì)，同時(shí)將S2—轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫并釋放在細(xì)胞外部，在下降流的作 用下，單質(zhì)硫從附著有光能自養(yǎng)型細(xì)菌的填料(3)上分離下來(lái)，并逐漸沉降到反應(yīng)柱(2) 的底部，經(jīng)排泥管(5)排出反應(yīng)柱(2)外，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)脫除CO2和H2S的沼氣液流至反應(yīng) 柱(2)的底部，自出液管(6)流出，經(jīng)氣液分離器(7)分離，處理后的沼氣自沼氣流出管 (8)排出，反應(yīng)柱(2)運(yùn)行過程中，補(bǔ)光燈(1)為光能自養(yǎng)型細(xì)菌生長(zhǎng)提供光源。
全文摘要
沼氣厭氧生物脫硫設(shè)備及方法，它涉及一種沼氣生物脫硫設(shè)備及方法。本發(fā)明解決了光能自養(yǎng)型微生物脫硫過程中生成硫的微顆粒后，透光率降低，影響脫硫效率的問題。脫硫設(shè)備的反應(yīng)柱為有機(jī)玻璃反應(yīng)柱或無(wú)機(jī)玻璃反應(yīng)柱，沼氣進(jìn)入管上安裝有加濕器，出液管與氣液分離器連通，透氣隔板安裝在反應(yīng)柱內(nèi)，填料放置在透氣隔板上，補(bǔ)光燈設(shè)置在反應(yīng)柱的外部。沼氣經(jīng)加濕器加濕霧化以后進(jìn)入反應(yīng)柱中，形成下降流并流經(jīng)填料，光能自養(yǎng)型細(xì)菌利用CO2合成細(xì)胞物質(zhì)，同時(shí)將S2-轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫并釋放在細(xì)胞外部，單質(zhì)硫從填料上分離下來(lái)后排出，脫除CO2和H2S的沼氣液自出液管流出，經(jīng)氣液分離器分離。本發(fā)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(hào)B01D53/84GK102010768SQ201010584540
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者周飛祥, 張怡, 歐陽(yáng)力, 韓洪軍 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)