[发明专利]沼气生产-脱硫-脱氮一体化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种沼气生产-脱硫-脱氮一体化装置，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。研究证明，一些微生物能够以硝酸盐或亚硝酸盐为电子受体将硫化物氧化成单质硫。与好氧生物脱硫相比，单位废气处理费用更低。随着短程硝化工艺的推广应用，把短程硝化产生的亚硝酸盐用作沼气脱硫的电子受体，可进一步降低废气处理成本。其反应式为：

      H₂S+2/3NO₂^-+2/3H⁺——S⁰+1/3N₂+4/3H₂O

或    H₂S+2/5NO₃^-+2/5H⁺——S⁰+1/3N₂+6/5H₂O

将沼气生产与脱硫-脱氮合二为一，开发一种沼气生物-脱硫-脱氮一体化装置，不仅可以简化设备，省去沼气输送气泵，还可以原位缓解硫化氢对厌氧消化的抑制作用，提高厌氧反应器对含硫废水的适应性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种沼气生产-脱硫-脱氮一体化装置。

沼气生产-脱硫-脱氮一体化装置包括相连接的沼气生产区I、三相分离区II、脱硫-脱氮区III和硝化废水储罐，沼气生产区I包括排泥管、进水管、反应筒、取样管和回流管，反应筒底部设有排泥管，反应筒壁上从下到上依次设有进水管、取样管和回流管；三相分离区II从下到上依次设有污泥沉淀室、倒漏斗状三相分离器和第一气室，污泥沉淀室的外侧壁设有第一溢流出水管，第一气室的外侧壁设有沼气采样监测管；脱硫-脱氮区III主体包括第一脱硫-脱氮筒和第二脱硫-脱氮筒，第一脱硫-脱氮筒和第二脱硫-脱氮筒包括沼气输入管、第二溢流出水管、第二气室、净化沼气恒压管、第三气室、沼气收集管、第一脱硫-脱氮筒、硝化废水自流管、排硫管、第二脱硫-脱氮筒、盘型布气器和污泥斗，第一脱硫-脱氮筒和第二脱硫-脱氮筒下部分别设有污泥斗，污泥斗上部设有盘型布气器，盘型布气器与沼气输入管相连，污泥斗底端与排硫管连接，净化沼气恒压管的上下端分别与第三气室和第二气室连接，硝化废水自流管将上下两个沼气脱硫-脱氮筒内的液体连通，第一脱硫-脱氮筒外侧壁上设有沼气收集管，第二脱硫-脱氮筒外侧壁上设有第二溢流出水管。

所述的沼气生产区I、三相分离区II和沼气脱硫-脱氮区III的体积比为2∶1∶1～4∶1∶1。所述的净化沼气恒压管上端比第一脱硫-脱氮筒内液面高出1～2cm；硝化废水自流管上端与第一脱硫-脱氮筒内液面齐平，硝化废水自流管下端比第二脱硫-脱氮筒内液面低2～4cm。所述的污泥斗为锥形，污泥斗的底角α为100～120°。