专利名称：一体化沼气安全生物脱硫装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种一体化沼气安全生物脱硫装置，适用于沼气工程、有机废水厌氧
处理工程等。
背景技术：
沼气发酵是有机废水处理的重要手段之一。由于运行成本低、污泥产量少、可回收 沼气，沼气发酵技术受到了环境工程界的青睐。生活污水含有3 6mg/L有机硫和30 60mg/L无机硫，一些工业有机废水(如纸浆废水、制革废水、制药废水等)的硫酸盐含量甚 至高达9000mg/L以上。在这些含硫废水的厌氧生物处理过程中，会产生大量硫化氢气体， 浓度约为1 20g/m3。硫化氢是一种剧毒有害气体。在空气中及潮湿环境条件下，硫化氢对 管道、燃烧器以及其它金属设备、仪器仪表等有强烈腐蚀作用；硫化氢燃烧生成二氧化硫， 可直接影响人类身体健康；二氧化硫遇水生成硫酸，则有强烈的腐蚀作用。沼气脱硫是沼气 生产中不可或缺的处理工序。沼气脱硫的方法有化学法、物化法和生物法等。目前我国沼气工程上普遍应用的 脱硫技术以物理化学法为主(俗称干法脱硫)，即用三氧化二铁脱硫剂脱除沼气中的h2S。 在常温下，沼气通过脱硫剂床层，硫化氢与活性氧化铁接触，生成三硫化二铁，然后与空气 接触，铁的硫化物转化为氧化铁和单质硫。这样的脱硫再生过程可循环多次，直至氧化铁脱 硫剂表面的大部分孔隙被硫或其他杂质覆盖而失去活性。氧化铁干法脱硫工艺简单，成熟 可靠，造价低(25m3脱硫塔造价约为8万)，能达到较高的净化程度。但是，此法处理成本较 高(15元/kg (H2S)左右)，运行操作麻烦(每4 6个月需更换或再生脱硫剂一次)，且废 弃的脱硫剂存在二次污染问题。与物理法和化学法相比，生物法脱硫具有设备简单、成本低、环保清洁、可回收单 质硫等特点，是极具发展潜力的脱硫技术。目前，沼气生物脱硫主要分为两种形式，一种是 沼气脱硫和废水生物脱硫的分置式组合(如Shell-Paques工艺)，此类装置能保证沼气中 氧气含量达到安全要求，但该工艺往往需要洗涤塔和生物反应器两个构筑物，占地面积较 大，投资成本高；另一种是同时向生物反应器中输入含硫化氢沼气、空气和营养液，此类工 艺往往需要精确控制空气的供给量，对设备要求较高，投资较大，且存在安全隐患。将沼气生物脱硫和吸硫液生物再生合二为一，开发一体式沼气安全生物脱硫装 置，不仅可以简化设备，减少投资成本，而且沼气和空气分隔，操作安全，控制方便。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种一体化沼气安全生物脱硫装置。一体化沼气安全生物脱硫装置包括沼气生物脱硫区I和吸硫液生物再生区II，沼 气生物脱硫区I位于吸硫液生物再生区II上部；沼气生物脱硫区I从下至上依次设有沼气 均布器、生物填料层、第二集气室、吸硫液喷淋头和净化沼气排出管；吸硫液生物再生区II 主体为吸硫液生物再生筒，吸硫液生物再生筒内部从下往上依次设有排硫管、贮硫斗、吸硫液输出管、曝气头、锥状挡气板、吸硫液连通管和锥形吸硫液收集器，吸硫液连通管和锥形 吸硫液收集器外壁与吸硫液生物再生筒内壁之间构成第一集气室，吸硫液生物再生筒上部 外侧壁设有液位调节筒，液位调节筒通过直角形气室导气管与第一集气室连通。所述的沼气生物脱硫区I和吸硫液生物再生区II上下串联，合为一体；脱硫区I 和再生区II的体积比为1 1 2 1。所述的沼气均布器由1根主管和6根支管组成， 每根支管上间隔IOcm设1根垂直向下的曝气管，曝气管伸入吸硫液5 IOcm ；生物填料层 底部高出吸硫液液面20cm，生物填料层顶部比吸硫液喷淋头低20 30cm。所述的锥形吸 硫液收集器底角β为30°，锥状挡气板用于阻挡吸硫液生物再生区II的氧气上逸；直角 形气室导气管输入端中心线与锥形吸硫液收集器底部同高，直角形气室导气管的输出端伸 入液位调节筒液面以下8 12cm ；吸硫液连通管伸入液面以下18 22cm，锥状挡气板底端 直径与吸硫液连通管直径之比为1 2 1 3，锥状挡气板底端与吸硫液连通管底端的距 离为吸硫液连通管直径的1倍；贮泥斗位于曝气头下面，贮泥斗的底角α为55°。本发明与现有技术相比具有的有益效果①沼气生物脱硫与吸硫液生物再生融于 一体，占地面积小，投资成本低；②沼气与空气分隔，操作安全，控制方便；③在沼气生物脱 硫区硫化氢边吸收边反应，吸硫液生物再生循环利用，不产生二次污染物；④回收单质硫， 可实现废物资源化。
图1是一体化沼气安全生物脱硫装置的结构示意图；图2是本发明的沼气均布器的结构示意图；图中排硫管1、贮硫斗2、吸硫液输出管3、曝气头4、吸硫液生物再生筒5、锥形挡 气板6、吸硫液连通管7、直角形气室导气管8、第一集气室9、液位调节筒10、锥形吸硫液收 集器11、沼气均布器12、生物填料层13、第三集气室14、吸硫液喷淋头15和净化沼气排出 管16。
具体实施例方式如图所示，一体化沼气安全生物脱硫装置包括沼气生物脱硫区I和吸硫液生物再 生区II，沼气生物脱硫区I位于吸硫液生物再生区II上部；沼气生物脱硫区I从下至上依 次设有沼气均布器12、生物填料层13、第二集气室14、吸硫液喷淋头15和净化沼气排出管 16 ；吸硫液生物再生区II主体为吸硫液生物再生筒5，吸硫液生物再生筒5内部从下往上 依次设有排硫管1、贮硫斗2、吸硫液输出管3、曝气头4、锥状挡气板6、吸硫液连通管7和 锥形吸硫液收集器11，吸硫液连通管7和锥形吸硫液收集器11外壁与吸硫液生物再生筒5 内壁之间构成第一集气室9，吸硫液生物再生筒5上部外侧壁设有液位调节筒10，液位调节 筒10通过直角形气室导气管8与第一集气室9连通。所述的沼气生物脱硫区I和吸硫液生物再生区II上下串联，合为一体；脱硫区I 和再生区II的体积比为1 1 2 1。所述的沼气均布器12由1根主管和6根支管组 成，每根支管上间隔IOcm设1根垂直向下的曝气管，曝气管伸入吸硫液5 IOcm ；生物填 料层13底部高出吸硫液液面20cm，生物填料层13顶部比吸硫液喷淋头低20 30cm。所 述的锥形吸硫液收集器11底角β为30°，锥状挡气板6用于阻挡吸硫液生物再生区II的氧气上逸；直角形气室导气管8输入端中心线与锥形吸硫液收集器11底部同高，直角形气 室导气管8的输出端伸入液位调节筒10液面以下8 12cm ；吸硫液连通管7伸入液面以 下18 22cm，锥状挡气板6底端直径与吸硫液连通管7直径之比为1 2 1 3，锥状 挡气板6底端与吸硫液连通管7底端的距离为吸硫液连通管7直径的1倍；贮泥斗2位于 曝气头4下面，贮泥斗的底角α为55°。本发明三个系统工作过程如下(1)沼气生物脱硫系统。主要包括沼气均布器12、生物填料层13、第二集气室14、 吸硫液喷淋头15和净化沼气排出管16。含硫化氢沼气从装置中部输入，经沼气均布器12， 在吸硫液中以鼓泡的形式进入沼气脱硫区I，增加沼气湿度，均勻布气，减少气体短流的可 能性；吸硫液从与吸硫液回流管3相连的吸硫液喷淋头15输入装置。含硫化氢沼气和吸硫 液在生物填料层13相互接触，硫化氢在碱性吸硫液中通过化学吸收、化学氧化和生物转化 的方式得到脱除。净化后的沼气进入第二集气室14，再由净化沼气排出管16输出反应器； 喷淋而下的吸硫液由生物填料层13下面的锥形吸硫液收集器11收集，再由吸硫液连通管 7导入吸硫液生物再生区II。(2)吸硫液生物再生系统。主要包括排硫管1、贮硫斗2、吸硫液输出管3、曝气头 4、吸硫液生物再生筒5、锥状挡气板6、吸硫液连通管7、锥形吸硫液收集器11和第一集气室 9。吸硫液吸收硫化氢后由锥形吸硫液收集器11收集，再由吸硫液连通管7导入吸硫液生物 再生区II ；空气从装置底部的空气输入管输入，经曝气头4后均勻曝气。需再生的吸硫液和 空气在吸硫液生物再生筒内相互接触，在硫细菌作用下，吸硫液中的硫化氢转化成单质硫。 吸硫液经生物再生后，通过吸硫液输出管3，在喷淋泵的作用下继续参与沼气生物脱硫。尾 气进入第一集气室，通过直角形气室导气管8排出反应器。生物作用产生的单质硫沉淀至 吸硫液生物再生筒5底部的贮硫斗2，定期排放或回收。(3)沼气安全防护系统。主要包括锥状挡气板6、吸硫液连通管7、直角形气室导气 管8、第一集气室9和锥形吸硫液收集器11。锥形吸硫液收集器11底板用于分隔沼气生物 脱硫区I和吸硫液生物再生区II的气相，吸硫液连通管7用于连通沼气生物脱硫区I和吸 硫液生物再生区II的液相，锥状挡气板6用于阻挡吸硫液生物再生区II的氧气上逸。吸 硫液生物再生产生的尾气在锥形吸硫液收集器11底板的阻隔作用和锥形挡气板6的阻挡 作用下收集于第一集气室，由直角形气室导气管8排出。沼气输入沼气生物脱硫区I，空气 输入吸硫液生物再生区II，彼此分隔，操作安全，控制方便。(4)脱硫液外排和补给系统。液位调节筒10上部设溢流堰，以控制反应器内吸硫 液的液位当装置内脱硫液液位超过设定值时，多余脱硫液通过溢流堰排出反应器；定期 排硫会导致装置内脱硫液液面下降，向液面调节筒10中加入一定量的脱硫液，直至液面调 节筒内脱硫液液面与溢流堰的堰口齐平。
权利要求
一体化沼气安全生物脱硫装置，其特征在于包括沼气生物脱硫区I和吸硫液生物再生区II，沼气生物脱硫区I位于吸硫液生物再生区II上部；沼气生物脱硫区I从下至上依次设有沼气均布器(12)、生物填料层(13)、第二集气室(14)、吸硫液喷淋头(15)和净化沼气排出管(16)；吸硫液生物再生区II主体为吸硫液生物再生筒(5)，吸硫液生物再生筒(5)内部从下往上依次设有排硫管(1)、贮硫斗(2)、吸硫液输出管(3)、曝气头(4)、锥状挡气板(6)、吸硫液连通管(7)和锥形吸硫液收集器(11)，吸硫液连通管(7)和锥形吸硫液收集器(11)外壁与吸硫液生物再生筒(5)内壁之间构成第一集气室(9)，吸硫液生物再生筒(5)上部外侧壁设有液位调节筒(10)，液位调节筒(10)通过直角形气室导气管(8)与第一集气室(9)连通。
2.根据权利要求1所述的一体化沼气安全生物脱硫装置，其特征在于所述的沼气生 物脱硫区I和吸硫液生物再生区II上下串联，合为一体；脱硫区I和再生区II的体积比为 1 1 2 1。
3.根据权利要求1所述的一体化沼气安全生物脱硫装置，其特征在于所述的沼气均 布器(12)由1根主管和6根支管组成，每根支管上间隔IOcm设1根垂直向下的曝气管，曝 气管伸入吸硫液5 IOcm ；生物填料层(13)底部高出吸硫液液面20cm，生物填料层(13) 顶部比吸硫液喷淋头低20 30cm。
4.根据权利要求1所述的一体化沼气安全生物脱硫装置，其特征在于所述的锥形吸 硫液收集器(11)底角β为30°，锥状挡气板(6)用于阻挡吸硫液生物再生区II的氧气 上逸；直角形气室导气管(8)输入端中心线与锥形吸硫液收集器(11)底部同高，直角形气 室导气管(8)的输出端伸入液位调节筒(10)液面以下8 12cm ；吸硫液连通管(7)伸入 液面以下18 22cm，锥状挡气板(6)底端直径与吸硫液连通管(7)直径之比为1 2 1 3，锥状挡气板(6)底端与吸硫液连通管(7)底端的距离为吸硫液连通管(7)直径的1 倍；贮泥斗(2)位于曝气头(4)下面，贮泥斗的底角α为55°。
全文摘要
本发明公开了一种一体化沼气安全生物脱硫装置。它包括沼气生物脱硫区I和吸硫液生物再生区II，沼气生物脱硫区I设有沼气均布器、生物填料层、第二集气室、吸硫液喷淋头和净化沼气排出管；吸硫液生物再生区II设有排硫管、贮硫斗、吸硫液输出管、曝气头、吸硫液生物再生筒、锥状挡气板、吸硫液连通管、第一集气室、锥形吸硫液收集器、直角形气室导气管和液位调节筒。本装置的优点有①沼气生物脱硫与吸硫液生物再生融于一体，占地面积小，投资成本低；②沼气与空气分隔，操作安全，控制方便；③在沼气生物脱硫区硫化氢边吸收边反应，吸硫液生物再生循环利用，不产生二次污染物；④回收单质硫，可实现废物资源化。
文档编号B01D53/78GK101948705SQ20101025141
公开日2011年1月19日 申请日期2010年8月10日 优先权日2010年8月10日
发明者张萌, 沈李东, 郑平, 陆慧锋 申请人:浙江大学