[发明专利]一种沼气发酵装置及其应用

说明书

本发明公开了一种沼气发酵装置，包括罐体和罐顶，所述罐体和罐顶之间设置有脱硫剂层，所述脱硫剂层和罐顶之间形成储气腔，所述脱硫剂层包含牛粪；本发明采用牛粪直接作为脱硫剂，牛粪中含有脱硫微生物，脱硫效果显著，与市售的脱硫微生物相比，不仅节约了成本，还能循环利用。

技术领域：

本发明属于沼气发酵领域，尤其涉及一种简单经济的沼气发酵装置及其应用。

背景技术：

沼气是生物质能源，属于可再生资源，随着经济的高速发展，有机废弃物、高浓度有机废水的厌氧消化技术得到迅速发展和提升，沼气的清洁开发与利用逐渐成为主要研究方向。沼气是一种混合气体，主要含CH4和CO2，除此之外，还含有H2S。硫化氢对管道、仪器、金属设备具有腐蚀性，并且，燃烧硫化氢产生的二氧化硫对环境也有一定的污染。如何将沼气中的硫化氢除去，是沼气生产过程中的关键环节。

沼气去除硫化氢的方法有干法脱硫，湿法脱硫和生物脱硫。干法脱硫需要频繁地跟换脱硫剂，造成劳动强度大、运行成本高，大规模应用已被淘汰。湿法脱硫采用碱液(NaOH或Na2CO3)与沼气逆流接触脱除硫化氢，在再生槽内通过特定的催化剂(萘醌类物质)，将碱液吸收后的硫化氢催化生成单质硫、硫代硫酸盐、硫酸盐，同时碱液大部分得到再生，可继续在洗涤塔内吸收硫化氢，工艺复杂需专人值守，设备投资成本大。生物脱硫将一定量的空气导入含有硫化氢的沼气中，混合气体通过生物滤池、生物滴滤池以去除硫化氢，生物脱硫需要控制温度和反应时间，条件苛刻。

生物脱硫技术包括生物过滤法、生物吸附法和生物滴滤法，三种系统均属开放系统，其微生物种群随环境改变而变化。在生物脱硫过程中，氧化态的含硫污染物经供生物还原作用生成硫化物或H2S然后再经生物氧化过程生成单质硫去除。生物脱硫技术是80年代发展起来的常规脱硫替代新工艺,具有许多优点：不需催化剂和氧化剂(空气除外)，不需处理化学污泥，产生很少生物污染，低能耗，回收硫，效率高，无臭味。

现有的脱硫方法通常都需要在沼气发酵罐之外，再添加一套脱硫设备；比如：CN106381183A中即公开了一种沼气生物脱硫装置，其包括脱硫塔、生物反应器和硫分离器，额外添加脱硫设备必然会增加工程造价的成本，并且会增加施工的难度。

为了解决成本问题，CN105251338A公开了一种厌氧反应的沼气脱硫工艺，其公开了将脱硫装置设在沼气反应器的顶端，包括了填料支架和生物填料层；但是，其生物填料层有高分子弹性材料制成，并且内部要包含多种脱硫细菌。但是，该装置仍然存在问题，一方面，高分子弹性材料和脱硫细菌的价格不菲；另一方面，采用脱硫细菌作为生物脱硫剂还有一个弊端，细菌的生长需要严苛的生长环境和营养成分，为了保持细菌的繁殖能力以及脱硫性能，必然需要提供充足的营养成分，并且还要定期检测细菌的活力，这对整个沼气发酵装置的正常运行带来了不必要的麻烦。

针对现有技术中的问题，本发明提供了一种直接在厌氧发酵中进行生物脱硫处理的方法，从而降低后期脱硫处理成本。轻松解决了设备投资高，工艺控制复杂，过程不易控制，条件要求苛刻等问题。

发明内容：

为了解决上述问题，本发明提供了以下技术方案：

一种沼气发酵装置，包括罐体和罐顶，所述罐体和罐顶之间设置有脱硫剂层，所述脱硫剂层和罐顶之间形成储气腔，所述罐顶上还设置有沼气收集管。

在一个实施方式中，所述脱硫剂层置于脱硫剂支撑装置上。

在一个实施方式中，所述脱硫剂支撑装置包括透气网状物，所述网状物可以选自防尘网、透气棉或滤网，所述网孔的直径优选1-10mm，更优选1-5mm，更优选1-2mm。

在另一个实施方式中，所述脱硫剂支撑装置还置于支撑透气网状物的承重层上，所述承重层支撑透气网状物，所述承重层由木条、绳状物、或其他类似物构成，所述绳状物优选尼龙绳，所述为承重层的结构呈平行条状排列、“井”字形排列、“田”字形排列或辐条状排列。