专利名称：沼气生物脱硫工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种沼气生物脱硫技术。
背景技术：
沼气是生物质能源，属于可再生能源。沼气中由于含有H2S，在 湿热条件下，对金属管道、储气柜和用气设备具有很强的腐蚀性。而
且在沼气燃烧时，H2S还会转化为S02和S03，不仅会污染环境，而且还
会腐蚀设备，所以沼气在使用前需要去除其中含有的H2S。 目前的沼气脱硫技术主要有以下三种方式
(1) 有干法脱硫在干式脱硫塔中，通过脱硫剂氧化铁等与H2S 的反应去除沼气中的H2S。但脱硫剂在反复使用后会失效，产生的废 料会造成二次污染。
(2) 湿法脱硫在湿式洗涤塔中，通过碱性液体吸收沼气中的
H2S。其第一步采用pH为12.5的NaOH溶液洗涤沼气，H2S的去除率为80呢。 第二步采用pH为9. 5的NaC10和NaOH溶液洗涤，经过二步处理后的H2S 的去除率达到99%以上。但这种方法碱液在循环过程中很快结晶，堵 塞水泵、管道等。
(3) 生物脱硫是利用脱硫细菌例如光合硫细菌、硫杆菌、无 色硫细菌等将H2S转化，可以有两种反应式，为
H2S+02—H2S04H2S+02—S+H20
生物脱硫每立方米沼气处理成本低于O. l元，远低于干法脱硫和 湿法脱硫。
目前的生物脱硫，大部分是用污泥经过充分曝气后，培养驯化得 到的含脱硫细菌的溶液作为吸收液，在吸收塔内与沼气接触进行反 应。虽然理论上来说，通过控制参与反应的氧含量可以控制反应是有 利于生成H2S04还是生成单质S，但是由于反应的复杂性，如何对反应 进行有效控制使其生成单质S还未见公开。通常，由于吸收液要经过 曝气使其中溶解氧以作为除H2S的氧化剂， 一般是充分曝气使氧饱和， 这样曝气容易控制。吸收液一般为中性或酸性，例如中国专利申请 CN1775344A，吸收液初始pH值为8. 0，随着反应的进行逐渐降为 2.5-3.0，这种生物脱硫技术是将H2S转化为H2S04。通常经过酸性生物 脱硫后，还不能达到沼气脱硫所要求的脱除效果，还要进一步经过干 法脱硫，工艺复杂。另生成的pH为2.5-3.0的酸性吸收液对设备具有 较强的腐蚀性，对脱硫设备的耐腐蚀性要求较高，还需要经常换吸收 液。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的沼气生物脱硫工艺，这种工艺通 过对反应条件和反应过程的控制，将H2S转化为单质S，然后经过沉 降分离，除硫效率高，且吸收液采用弱碱性，对装置腐蚀性要比目前 的酸性生物脱硫小的多。
本发明采用如下技术方案 一种沼气生物脱硫工艺，是以pH值为7. 5-8. 0的含生物脱硫细菌的吸收液先与沼气接触进行反应，然后 反应液再经过曝气使其溶解氧量维持在0. 50-1. 25mg/L，使吸收液中 的硫元素转化为单质硫，经过沉降分离单质硫后的溶解氧量维持在 0. 50-1. 25mg/L的吸收液循环使用。
所述的沼气与吸收液先在吸收塔内接触进行反应，所述的曝气过 程是在一个独立的生物反应器内进行，使生物脱硫分反是反两个过程 进行
吸收塔中主要发生化学反应//2(s(g) + o/r^^/ff-(i:)+i/2o
生物反应器中主要发生生化反应+l/202翻细菌>S + 0/T
这样使得单质硫主要是在生物反应器内形成，可以通过沉降分离 出去，避免堵塞吸收塔内填料。
在所述吸收塔内的沼气与吸收液的气液体积比可以控制5-20: 1 。 所述的吸收液的温度比较理想的是控制在20-35"C范围内。
本发明的有益效果在于
1、 通过控制溶解氧含量在0.50-1.25mg/L，并且吸收液采用 7.5-8.0的弱碱性，使反应生成单质硫，反应过程不需要再加碱吸收 液即可维持在弱碱性环境，对设备基本没有什么腐蚀。
2、 硫化氢脱除率高，通过对吸收液pH值和溶解氧的控制，使经
过处理后的沼气中的H2S可以达到150ppm以下，不需要再进一步地 用干法或湿法脱硫，简化了脱硫工艺。
3、 沼气中的H2S是被转化为单质硫，经过沉降分离出来，还可 以进一步经过浓縮干燥获得S作为化工原料，没有二次污染。4、反应分步进行，单质硫主要在生物反应器内进行，不易堵塞 吸收塔内填料，且不需要更换吸收液，保证了装置的长周期运转。
图1为本发明的沼气生物脱硫工艺的流程图。 图2为吸收液pH——沼气中H2S浓度曲线图。 图3为吸收液温度——H2S去除率曲线图。 图4为气液体积比——H2S去除率曲线图。 图5为溶解氧浓度——H2S去除率曲线图。
具体实施例方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详细描述，以助于理解本 发明的内容。
如图1所示，吸收液是采用污水厂曝气池污泥中的微生物菌种配 制成的pH值为7. 5-8. 0的弱碱性溶液。硫化氢吸收塔为填料塔，吸 收液从塔顶向下喷淋，沼气从填料层下方进入，在填料层内沼气与吸 收液接触，沼气中的H2S扩散到弱碱性吸收液中，并且会发生如下反 应
i/2s(g)+o/r ^~~>朋—(丄)+//2o
塔底出来的吸收液进入生物反应器，在生物反应器内向吸收液通 入空气进行曝气，通过控制进气量使吸收液中溶解氧量达到
0. 50-1. 25mg/L，通过控制溶解氧量使得生物反应器内发生如下化学
反应
,+1/2 o2无色硫细菌> s+o/r即在生物反应器内有单质硫生成。
由上述反应可以看出，整个脱硫过程中，沼气中的H2S是与氧在 硫细菌作用下被转化成了单质硫，而不是形成硫酸，所以溶液仍然会
维持在7. 5-8. 0的弱碱性，不需要再补充碱液。吸收液在沉降槽内经
过沉降，清液仍然循环用于吸收塔，含单质硫的溶液再通过硫渣分离
器可以将副产品硫分离出来。
下面通过具体实施例说明各参数对脱硫效果的影响。 实施例1吸收液pH值对沼气中H2S脱除效果的影响 实验所用沼气中甲烷气占60%左右，其余为二氧化碳、硫化氢、
水蒸汽和其它杂质气体，H2S含量5000mg/l，沼气压力1.5KPa(15cm
水柱)。
吸收液温度27。C，溶解氧0.75mg/L，吸收塔控制沼气与吸收液 的气液体积比为15:1。
吸收塔的高度为6米，直径0.6米。高度直径比10: 1 (流量较 大时比例可减小，但塔内竖向需分格，为避免短路)填料高度2米。 选用的填料为梯形塑料颗粒，粒径10mm。
方法通过改变吸收液的pH值，测定系统稳定后从塔顶出来的 沼气中H2S的浓度，其结果见图2。
由图2可以看出，当吸收液pH值大于7.2时，处理后的沼气中 中的H2S浓度明显降低，当pH值大于7. 5时沼气中H2S浓度会低于 150ppm，并且随吸收液pH值的升高H2S浓度变化趋于缓和。控制吸 收液的pH为7. 5-8. 0，可以得到比较理想的脱硫效果。实施例2吸收液温度对H2S去除率的影响
实验所用沼气中甲垸气占60%左右，其余为二氧化碳、硫化氢、 水蒸汽和其它杂质气体，H2S含量5000mg/l，沼气压力1.5KPa(15cm 水柱)。
吸收液温度pH值为7.6，溶解氧0.75mg/L，吸收塔控制沼气与 吸收液的气液体积比为15:1。 吸收塔的条件同实施例1。
方法通过改变吸收液的温度，从塔顶出来的沼气中H2S的浓度
并计算H2S去除率，其结果见图3。
由图3可以看出，当吸收液温度较低时脱除率较低，但温度在
28度左右时H2S去除率最好，再升高温度开始降低。因此温度选择 20-35度比较理想。
实施例3气液比对H2S去除率的影响
实验所用沼气中甲烷气占60%左右，其余为二氧化碳、硫化氢、 水蒸汽和其它杂质气体，H2S含量5000mg/l，沼气压力1.5KPa(15cm 水柱)。
吸收液温度pH值为7.6，温度27。C，溶解氧0.75mg/L。
吸收塔的条件同实施例1。
方法，通过改变吸收塔的沼气进气量，来调整气液比，测定不同
气液比条件下从塔顶出来的沼气中H2S的浓度并计算H2S去除率，其 结果见图4。
由图4可以看出，气液比越高H2S的去除率越低。因此温度选择5-20。C比较理想。
实施例4溶解氧浓度对H2S去除率的影响
实验所用沼气中甲烷气占60%左右，其余为二氧化碳、硫化氢、 水蒸汽和其它杂质气体，H2S含量5000mg/l，沼气压力1.5KPa(15cm 水柱)。
吸收液温度pH值为7.6，温度27"C，气液比为15。 吸收塔的条件同实施例1。
方法通过改变生物反应气的空气进气量，来调整吸收液的溶解
氧浓度，测定不同溶液氧浓度条件下从塔顶出来的沼气中H2S的浓度 并计算H2S去除率，其结果见图5。
由图5可以看出，溶解氧在0. 5-1. 25mg/L时H2S的去除率较高。
权利要求
1、一种沼气生物脱硫工艺，是以pH值为7.5-8.0的含生物脱硫细菌的吸收液先与沼气接触进行反应，然后反应液再经过曝气使其溶解氧量维持在0.50-1.25mg/L，使吸收液中的硫元素转化为单质硫，经过沉降分离单质硫后的溶解氧量维持在0.50-1.25mg/L的吸收液循环使用。
2、 如权利要求1所述的沼气生物脱硫工艺，其特征在于所述的沼气与吸收液先在吸收塔内接触进行反应，所述的曝气过程是在一个独立的生物反应器内进行，使生物脱硫分反是反如下两个过程进行吸收塔中发生化学反应 //2s(g)+o/r #朋-(丄)+//2o生物反应器中发生生化反应//>r+i/2G2无色硫细菌>s+o/r 。
3、 如权利要求1或2所述的沼气生物脱硫工艺，其特征在于所述沼气与吸收液的气液体积比为5-20: 1。
4、 如权利要求1或2所述的沼气生物脱硫工艺，其特征在于所述的吸收液的温度为20-35°C。
5、 如权利要求3所述的沼气生物脱硫工艺，其特征在于所述的吸收液的温度为20-35°C。
全文摘要
一种沼气生物脱硫工艺，是以pH值为7.5-8.0的含生物脱硫细菌的吸收液先与沼气接触进行反应，然后反应液再经过曝气使其溶解氧量维持在0.50-1.25mg/L，使吸收液中的硫元素转化为单质硫，经过沉降分离单质硫后的溶解氧量维持在0.50-1.25mg/L的吸收液循环使用。这种工艺不需要再进一步通过干法或湿法脱硫，工艺简单便于操作。
文档编号C10L3/00GK101602971SQ200910162259
公开日2009年12月16日 申请日期2009年7月31日 优先权日2009年7月31日
发明者李旭源 申请人:李旭源