专利名称：沼气无氧生物脱硫方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气体分离净化技术，具体是一种沼气无氧生物脱硫方法与装 置，适用于畜禽养殖废弃物、高浓度工业有机废水、城市污水厂剩余污泥、作物秸秆以 及有机垃圾等厌氧消化处理沼气工程产生的沼气的脱硫净化处理，也适宜于垃圾填埋气 或者天然气的脱硫。
背景技术：
沼气发酵原料如畜禽养殖废弃物、高浓度工业有机废水、城市污水厂剩余污 泥、作物秸秆以及有机垃圾等都是生物质类物质，含有相当数量的有机硫或无机硫，在 厌氧消化过程中被转化成硫化氢，而随沼气排除，因此，沼气中都含有一定数量的硫化 氢。硫化氢不仅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。沼气经过燃烧后，硫化氢会转化为硫的氧化物60x)并 释放到空气中，造成大气污染。硫化氢还具有极强的急性毒性，硫化氢含量达0.6mg/L 时可使人在0.5 Ih内致死，含量在1.2 2.8mg/L时可使人立即致死。因此，为了达 到安全利用和环境保护的目标，必须在使用前对沼气进行人工脱硫处理。
目前，沼气中硫化氢脱除方法主要有物理化学法(包括干法脱硫、湿法脱硫)和 生物法。物理化学法中，干法脱硫是采用粉状或颗粒脱硫剂(如铁系、锌系、铜系、 钙系化合物、复合金属氧化物以及碱性固体、分子筛、活性炭类等)来脱除硫化氢。而 湿法脱硫主要采用液体吸附剂(如砷基化合物、铁螯合物、三氯化铁、萘醌、蒽醌二 磺酸盐、双核酞菁钴磺酸、碱性溶液等)来去除硫化氢。物理化学法脱硫过程基本上是 以吸附剂或者脱硫剂吸附硫化氢或与硫化氢反应生成硫化物，再以氧气为电子受体将硫 化氢(硫化物)氧化成单质硫，使吸附剂或者脱硫剂再生。由于物理化学脱硫方法存在 能耗高、处理费用昂贵，污泥处置难等缺点，近年来生物脱硫受到了高度重视，研究较 多的是光合细菌和无色硫细菌脱硫。
光合细菌脱硫是在厌氧光照条件下，光合细菌以H2S为供氢体还原CO2合成菌 体细胞，而H2S被氧化成单质硫S°或进一步氧化成硫酸。光合细菌在硫的转化过程中需 要大量的辐射能，同时生成硫的微颗粒后，使废水变得混浊，透光率将大大降低，从而 影响脱硫效率，因此，光合细菌脱硫受到很大限制。
无色硫细菌能够氧化硫化氢等生成单质或者硫酸，从氧化过程中获得能量，从 而达到脱硫的目的。无色硫细菌在代谢过程中可将代谢产物硫颗粒释放到细胞外，在好 氧且氧的浓度为生化反应限速因素或者硫化物负荷较高的状态下，可以达到脱硫目的。 与光合细菌脱硫相比，无色硫细菌脱硫更具优势，研究得比较深入，并且在工程上已经 应用。无色硫细菌脱硫与物理化学脱硫在本质上是相同的，需要提供氧作为电子受体， 因此需要消耗能量供应氧气(空气)，但是氧气(空气)供应量不易控制，并且氧气残留 在沼气中容易引起爆炸危险。发明内容
本发明是一种沼气无氧生物脱硫方法与装置，采用含有NO” NO2 ,份3+等氧 化物的废水，或者含有NO” NO2 > Fe3+等氧化物的好氧生物处理工程、氧化塘、人工 湿地的出水作为生物脱硫的脱硫喷淋液。以NO” NO2 > Fe3+为电子受体，沼气中的H2S 为电子供体，在微生物的作用下进行生化反应，达到脱除硫化氢的目的。主要解决的技 术问题包括克服化学脱硫运行费用高并且脱硫剂更换劳动强度大的问题，解决加氧生 物脱硫氧气供应量控制困难以及过量氧气导致危险等问题。
本发明的新颖性及有益效果表现在以下几方面
(1)生物脱硫不需要供应氧气(空气)，避免了过量供应氧气带来的危险性；
(2)避免了沼气中空气含量增加导致的沼气热值降低；
(3)减少了鼓风的能耗；
(4)可控性好，运行稳定，脱硫效果好，硫化氢脱除效率可达95%以上；
(5)运行费用低，比物理化学脱硫节约80%以上，比有氧生物脱硫节约30%以上。
图1是本发明设计的结构示意图，其中
1-沼气进口，2-沼气出口，3-喷淋液进口，4-喷淋液出口，5-多孔布气板， 6-球形填料，7-弹性填料，8-喷淋嘴。
具体实施方式
结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1。见图1，本发明的沼气无氧生物脱硫装置为一个竖立式填料塔。沼 气进口 1与沼气出口 2分别设在塔的顶部与底部。塔内放置高比表面积的Φ 25 50mm 的塑料空气球6与弹性填料7，两种填料交替放置，弹性填料7设在塑料空气球6上面， 塑料空气球6放置在多空布气板5上。最上层的填料上方设置喷淋嘴8，并与喷淋液进口 3相连接。喷淋液出口 4位于塔外侧中上部并与塔底部相通，保证塔内形成高30 50cm 的脱硫液段。连接塔底部与喷淋液出口 4的竖管高度为沼气压力(水柱)的2倍左右。
本发明的实施步骤如下
(1)将含有N03_、NO2 > :Fe3+等氧化物的废水，或者含有N03_、NO2 > Fe3+等 氧化物的好氧生物处理工程、氧化塘、人工湿地的出水从喷淋液进口 3引入脱硫塔，通 过喷淋嘴8均勻喷洒在弹性填料7上。
(2)沼气通过脱硫塔底部的沼气进口 1进入脱硫塔，经过多孔布气板5均勻分布 后，交替穿过附着有微生物的塑料空气球6与弹性填料7，然后从塔顶部的沼气出口 2排出ο
C3)塑料空气球6与弹性填料7交替布置，有利于沼气与脱硫液的均勻分布，避 免短流，并且节约造价。
(4)在脱硫塔9中培养驯化以NO” NO2 > Fe3+为电子受体，以沼气中的H2S为 电子供体脱硫微生物，脱硫微生物附着在塑料空气球6与弹性填料7上或被填料阻挡于反应液中，将硫化氢转化成单质硫或硫酸盐，达到沼气脱硫的目的。
(5)脱硫后的喷淋液进入脱硫塔底部，通过喷淋液出口 4排出，喷淋液出口 4位 于塔外侧中上部并与塔底部相通，保证塔内形成高30 50cm的脱硫液段。连接塔底部 与喷淋液出口4的竖管高度应为沼气压力(水柱)的2倍左右，保证沼气不会从喷淋液出 口 4逸出。
(6)根据喷淋液NO” NO2 > Fe3+的浓度以及沼气中硫化氢的含量，通过调节喷 淋液流量或者喷淋时间调节沼气脱硫过程气液比，保证脱硫效果。
权利要求
1.一种沼气脱硫净化方法与装置，是一个带沼气进口(1)和沼气出口(2)的脱硫塔， 塔内交替放置Φ 25 50mm的塑料空气球(6)与弹性填料(7)。塔内最上层的填料上方 设置喷淋嘴(8)，并与喷淋液进口 3相连接。喷淋液出口(4)位于塔外侧中上部并与塔底 部相通。其特征在于在脱硫塔中培养驯化以NO” N02-、Fe3+为电子受体，以沼气中 的H2S为电子供体脱硫微生物。脱硫微生物附着在塑料空气球(6)与弹性填料(7)上或被 填料阻挡于反应液中，将沼气中硫化氢转化成单质硫或硫酸盐，达到沼气脱硫的目的。
2.根据权利要求1所述沼气脱硫净化方法与装置，其特征在于含有NO”NO” Fe3+等氧化物的废水或的处理出水从喷淋液进口(3)引入脱硫塔，通过喷淋嘴(8)均勻喷 洒在弹性填料(7)上。
3.根据权利要求1所述沼气脱硫净化方法与装置，其特征在于沼气通过脱硫塔底 部的沼气进口(1)进入脱硫塔，经过多孔布气板(5)均勻分布后，交替穿过附着有微生物 的塑料空气球(6)与弹性填料(7)，脱硫后沼气从塔顶部的沼气出口(2)排出。
4.根据权利要求1或3所述沼气脱硫净化方法与装置，其特征在于塑料空气球(6) 与弹性填料(7)交替布置，塑料空气球(6)与弹性填料(7)用于附着、阻挡脱硫微生物以 及均勻布水布气。
5.根据权利要求1所述沼气脱硫净化方法与装置，其特征在于脱硫后的喷淋液进 入脱硫塔底部，通过喷淋液出口(4)排出。连接喷淋液出口(4)与塔底部的竖管高度应 为沼气压力(水柱)的2倍左右。
全文摘要
本发明是一种沼气脱硫净化方法与装置。发明内容包括将含有NO3-、NO2-、Fe3+等氧化物的废水或的处理出水从喷淋液进口(3)引入脱硫塔，通过喷淋嘴(8)均匀喷洒在弹性填料(7)上。沼气通过脱硫塔底部的沼气进口(1)进入脱硫塔，经过多孔布气板(5)均匀分布后，交替穿过附着有微生物的塑料空气球(6)与弹性填料(7)。塑料空气球(6)与弹性填料(7)交替布置。脱硫微生物附着在塑料空气球(6)与弹性填料(7)上或被填料阻挡于反应液中，以NO3-、NO2-、Fe3+为电子受体将硫化氢转化成单质硫或硫酸盐，达到沼气脱硫的目的。脱硫后沼气从塔顶部的沼气出口(2)排出。脱硫后的喷淋液进入脱硫塔底部，通过喷淋液出口(4)排出。连接喷淋液出口(4)与塔底部的竖管高度应为沼气压力(水柱)的2倍左右。
文档编号C10L3/10GK102021055SQ20091016439
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月10日 优先权日2009年9月10日
发明者邓良伟 申请人:农业部沼气科学研究所