[发明专利]沼气无氧生物脱硫方法与装置

说明书

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(SO_x)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0.5～1h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S⁰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NO₃^-、NO₂^-、Fe³⁺等氧化物的废水，或者含有NO₃^-、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NO₃^-、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。

附图说明

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。