[实用新型]一种生物脱硫系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及环境工程领域，尤其涉及一种生物脱硫系统。

背景技术

天然气、沼气等生物燃气中往往含有大量的硫化氢(H₂S)气体。H₂S是一种无色有臭鸡蛋味的毒性气体，并带有一定的腐蚀性。化学性质不稳定，在空气中易燃，并且在空气充足的时候燃烧生成二氧化硫(SO₂)，转化为二次污染。硫化氢对不仅对钻井设备以及输送管线有很强烈的腐蚀作用，而且其燃烧产物二氧化硫又是酸雨产生的重要原因。近年来，尽管我国经济发展迅猛，然而经济发展所引起的环境问题正在越来越受到人们的重视。在国内外大力提倡低碳经济和日益严格环保排放要求的趋势下，对天然气进行脱硫处理已经显得越来越重要和必要。

目前，国内外已经建立多种处理H₂S气体的方法。依其弱酸性和强还原性而进行脱硫可分为物理法、化学法、生物法。物理法和化学法发展比较早，现已比较成熟。生物法脱硫是上世纪80年代发展起来的一种新的脱硫工艺，天然气、沼气等气体中的H₂S首先被碱液吸收，然后，利用微生物处理吸收液，将H₂S转化为单质硫。生物脱硫具有低能耗、高效率、设备简单、不产生二次污染等优点，是极具发展潜力的脱硫新方法，引起了国内外越来越多的研究。而且生成的生物硫磺尺度在纳米级，具有良好的生物亲和性与亲水性，是农药和医药生产最佳的原料。

CN106381183A公开了一种沼气生物脱硫装置，包括脱硫塔，生物氧化反应器，硫分离器，脱硫塔的底部与生物氧化反应器的底部连接，生物氧化反应器上设置有与硫分离器连接的管路，生物氧化反应器与脱硫塔上部通过管路连接；生物氧化反应器上设置有通压缩空气的出、入口。脱硫液经脱硫塔顶部的喷淋头喷淋而下，含硫化氢的沼气从脱硫塔下部的进气管吹入，在脱硫塔中部的填料中与循环液充分接触，循环液呈碱性，将硫化氢从沼气中选择性吸收出来，吸收硫化氢的脱硫液进入生物氧化反应器，生物氧化反应器中存在脱硫微生物，通过氧化作用将脱硫液中的硫氢根离子氧化成单质硫。此工艺存在以下缺陷：(1)反应器里的液体打入吸收塔时带有大量固体硫磺，碱液的有效体积较小，要达到比较好的吸收效果必然需要加大流量，这就增加了能耗；(2)反应器中是一个曝气环境，夹带着氧气的液体会进入吸收塔，而使净化后的沼气含有氧气，降低沼气的热值并产生爆炸隐患；(3)间歇分离硫磺为了能分离到更多硫磺就需要将沉降罐做大，而且需要配置更多的液体，增加了设备成本和运行成本，且分离过程会带出大量的液体，会影响系统平稳连续的运行。

H₂S转化成S⁰是一个硫氧化过程，常用的能氧化硫化物的微生物可分为3类：丝状硫细菌、光合硫细菌和无色硫细菌。

H₂S通入碳酸盐碱液中，存在如下的反应：

进一步，HS^-在硫氧化菌的作用下，生成单质S⁰和SO₄^2-。然而，物质生成的偏向性与ORP紧密相关。ORP可以通过调节曝气量而改变。在限氧条件下，ORP很低，这时体系中主要为如下反应：

2HS^-+O₂→2S⁰+2OH^- (3)

而当体系中富氧条件下，SO₄^2-的生成增多，如下所示：

HS^-+2O₂→SO₄^2-+H⁺ (4)

从(3)和(4)可以看出，在限氧条件生成S⁰的同时，有OH^-释放，而如前所述，CN106381183A中公开的设备存在设计上的不足，菌种活性不够高。因此，需要设计更加高效的生物脱硫设备。

实用新型内容

鉴于现有技术中存在的问题，即现有的生物脱硫技术所用的菌是低pH低盐度耐受的细菌，这种生物脱硫系统具有吸收能力低，对设备要求高，菌株活性不稳定等不足，本实用新型开发出一种具有碱再生循环的高盐高碱的生物燃气高效生物脱硫系统。利用嗜盐嗜碱硫氧化菌脱除吸收液中的硫化物形成单质硫。

为达上述目的，本实用新型采用如下技术方案：