[发明专利]一体式沼气生物脱硫装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种一体式沼气生物脱硫装置，适用于沼气脱硫工程。

背景技术

沼气是一种可再生能源，在目前能源短缺的情况下日益受到人们的重视。充分利用沼气能，可以缓解我国能源紧缺带来的压力。沼气是一种可燃性混合气体，一般含甲烷、二氧化碳、以及少量的氨气、氢气和一氧化碳等，不同的原料制成的沼气中往往含有不同含量的硫化氢(H₂S)。H₂S是一种剧毒的有害气体，它对管道、仪表及设备有强烈的腐蚀作用，泄漏在空气中将污染大气，危害人体健康。因此，为了保护人体健康，延长设备使用寿命，必须采取有效措施进行沼气脱硫。我国环保标准严格规定：利用沼气能源时，沼气气体中H₂S含量不得超过20mg/m³。沼气中的H₂S质量浓度一般为1～12g/m³，远远高于我国环保标准的规定。所以，H₂S的脱除成为沼气使用过程中必不可少的一个环节。

沼气脱硫的方法有化学法、物化法和生物法。常用的物理法和化学法一般可分为直接脱硫和间接脱硫两大类。沼气直接脱硫方法的原理可分为湿式法和干式法两类。湿法脱硫是利用特定的溶剂与气体逆流接触而脱除其中的H₂S，溶剂通过再生后重新进行吸收；干法脱硫是以O₂使H₂S氧化成硫或硫氧化物的一种方法，也可称为干式氧化法。目前，国内脱硫技术已比较成熟，脱硫方法及脱硫工艺众多，但总体而言都存在着以下缺点：干法脱硫效率不高，脱硫剂再生困难，硫容相对较低，主要适用于精细脱硫；湿法脱硫处理量大，脱硫效率高，可连续操作，但投资运行费用也高，沼气利用一般用户难以承受。随着环保法规的日趋严格，开发高效、低投入、资源化和无二次污染的技术已成为脱硫技术发展的主流。为了解决物化法脱硫的一些弊端，寻求更加高效低耗的脱硫技术，生物脱硫法应运而生。生物脱硫因具有少污染、低能耗和高效率，并可回收单质硫等特点，成为研究的热点。

生物脱硫是利用微生物的代谢作用将沼气中的硫化氢转化为单质硫或硫酸盐。其反应式分别为：

2HS^-+O₂→2S+2OH^-          (1)

2HS^-+4O₂→2S+2H⁺          (2)

目前，生物脱硫已得到了一定的推广应用，但仍然存在诸多问题亟待解决。正如反应式(2)所示，在氧过量的情况下硫化物会被氧化为硫酸盐从而影响脱硫的效率。这是在脱硫过程中不希望发生的。如何控制合理的曝气量，保证生物脱硫安全性(沼气中若氧气含量超过1％，遇明火便会发生爆炸)的同时使生物脱硫后的终产物控制为硫单质俨然已成为沼气生物脱硫技术的关键所在。此外，如何保证生物脱硫装置内脱硫细菌的高效运作是沼气生物脱硫技术的难点。而目前这两方面的缺陷尚未得到有效解决，进而阻碍了沼气生物脱硫技术的推广与应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种一体式沼气生物脱硫装置。

一体式沼气生物脱硫装置包括相连接的单质硫沉淀区I、沼气喷淋液再生区II和生物填料区III，单质硫沉淀区I从下到上依次设有排硫管和倒锥形沉淀室；沼气喷淋液再生区II从下到上依次设有沼气喷淋液回流管、曝气管、盘形曝气器、碱液输入管、溶解氧探头、三相分离器、集气室、沼气进气管和盘形布气器，回流管上连有回流泵，盘形曝气器上设有微孔曝气头，盘形布气器和微孔布气头，集气室上设有管口朝下的导气管，沼气喷淋液再生区II外壁中部设有环形环形液位调节槽，环形环形液位调节槽上从下到上依次设有营养液连通管、溢流管和补料管；生物填料区III从下到上依次设有生物填料层、盘形喷淋器和沼气收集管，盘形喷淋器上连接有微孔喷头，盘型喷淋器通过沼气喷淋液回流管与回流泵相连。所述的单质硫沉淀区I、沼气喷淋液再生区II和生物填料区III的体积比为1∶3∶4～1∶4∶5；环形环形液位调节槽内液体与沼气喷淋液再生区II液体的体积百分比为40％～50％。所述的整个沼气生物脱硫装置的高径比为7～9∶1；沼气喷淋液再生区II的高径比为3～4∶1；生物填料区III的高径比为4～5∶1。所述的倒锥形沉淀室的底角为50～60°。所述的盘形喷淋器距生物填料层的高度为10～20cm；生物填料层距沼气喷淋液再生区液面高度为40～60cm。