[发明专利]分层式生物-化学联合沼气脱硫装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种分层式生物-化学联合沼气脱硫装置。

背景技术

沼气是一种可燃性混合气体，含有CH₄ 60%-70%，CO₂ 25%-40%以及少量的H₂S、NH₃、H₂和CO等。沼气中的H₂S含量一般为1-11g/m³。H₂S是一种剧毒的有害气体，在空气中或在潮湿的条件下，对管道、燃烧器以及其它金属设备、仪器仪表等有强烈的腐蚀作用。H₂S燃烧生成SO₂，可直接影响人类身体健康；SO₂遇水生成硫酸，则有强烈的腐蚀作用。因此在沼气使用前，必须脱除沼气中的H₂S。我国环保标准规定，用作能源时，沼气中H₂S含量不得超过20mg/m³。由于沼气中H₂S浓度一般远远高于我国环保标准的规定，因此H₂S的脱除成为沼气使用过程中必不可少的预处理环节。

现有的沼气脱硫方法主要有化学法、物化法和生物法等。目前，我国沼气工程上普遍采用干法氧化铁脱硫。在常温下将沼气通过脱硫剂床层，使沼气中的H₂S与活性氧化铁接触，生成Fe₂S₃，然后让含有H₂S的脱硫剂与空气接触，存在水时，Fe₂S₃转化成氧化铁和单质硫。虽然干法氧化铁脱硫技术比较成熟，但还处在如下几点缺点：运行成本较高，操作运行繁琐，劳动强度较大，硫容较低，废弃的脱硫剂还会产生二次污染等。

生物脱硫既经济，又无污染，是干法脱硫的理想替代技术。所谓生物脱硫，就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，其反应方程式为：

2HS^- + 0₂→2S + 2OH^-         （1）

2HS^- + 40₂→2SO₄^2- + 2H⁺           （2）

根据操作方式，可分为厌氧罐内生物脱硫和厌氧罐外生物脱硫。在前一生物脱硫工艺中，生物脱硫过程被放在厌氧发酵罐内完成，厌氧发酵罐兼有生产沼气和脱除H₂S双重功能。但由于H₂S对发酵罐的气室有腐蚀作用，再加上罐内生成的单质硫难以清除，该工艺未被普遍应用。在厌氧罐外生物脱硫工艺中，生物脱硫过程被单独放在生物脱硫塔内进行。其优点有：不需要化学催化剂，没有二次污染，耗能少，处理成本低等。

目前，生物脱硫已得到了一定的推广应用，在德国等欧洲国家，沼气生物脱硫塔已广泛应用于沼气发酵工程上，但仍然存在许多问题亟待解决。单一的生物脱硫工艺通常脱硫塔体积较大，占地较多，硫化氢去除率低，工艺运行不稳定等不足。此外，在脱硫塔氧过量的情况下硫化物会被直接氧化为硫酸盐，影响脱硫塔内碱液再生，从而影响硫化氢吸收效率，最终导致脱硫效率低下。针对目前沼气生物脱硫存在的问题，本发明设计了一种分层式生物-化学联合沼气脱硫装置，可实现沼气高效脱硫，同时控制沼气脱硫成本。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种分层式生物-化学联合沼气脱硫装置。