[发明专利]沼气生物脱硫工艺

说明书

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SO₂和SO₃，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％。第二步采用pH为9.5的NaClO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+O₂→H₂SO₄

H₂S+O₂→S+H₂O

生物脱硫每立方米沼气处理成本低于0.1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H₂SO₄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H₂SO₄。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：

生物反应器中主要发生生化反应：

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℃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。