[发明专利]一种约束式生物反应器原位脱硫工艺及其设备

说明书

本发明涉及一种约束式生物反应器原位脱硫工艺及其设备。工艺步骤为，将生物反应器内产生的气体通入气体混合器内，同时监测通入气体的产气流量、硫化氢浓度，二者相乘可计算出产气中硫化氢气体流量值M，进而计算出通入气体混合器的氧气流量值N,N＝ηM,η＝1～5；向气体混合器中通入空气，同时监测空气中氧气的浓度H，结合计算出的氧气流量值，进一步得出空气流量值L＝N/H，以此来控制通入空气的流量；气体混合器内产气与氧气充分混合，形成匀质的微氧产气，微氧产气被通入到布气结构中，经布气结构处理后接着进行硫化氢的脱除反应，微氧产气中硫化氢在氧气的参与下通过微生物的生化作用，氧化为硫单质产物，完成硫化氢脱除。

技术领域：

本发明涉及一种在生物反应器内一定约束空间下利用微生物的作用脱除生物反应器产气中硫化氢的工艺方法及其系统，更具体地说，是涉及一种约束式生物反应器原位脱硫工艺及其设备。

背景技术：

随着生物发酵技术的发展，生物反应器产气脱硫经历了从其他工业领域引进技术到与本行业相结合形成特有的脱硫技术的过程。生物反应器产气应用行业从其他行业引进传统的脱硫方法，包括使用氧化铁等干性物资的干法脱硫和使用氢氧化钠溶液的湿法脱硫等技术，但是这些技术在使用过程中，在系统运行方面脱硫剂的成本较高；再者，对于一些可以采用脱硫剂进行再生的技术，再生过程中还会出现工人操作强度大以及脱硫剂失活等问题。经过一定时间的发展后，在原有的干法、湿法脱硫的基础上出现了采用微生物的生化反应进行生物脱硫的方法，该方法需要额外添加脱硫塔、滴滤池、生物滤池等设备，系统的建造成本较高，还需注意脱硫微生物系统的调试运行。

现有的原位脱硫技术是在生物脱硫技术的基础上进行的改进工艺，其将微量含氧气体直接通入发酵罐内的气体空间或者发酵液下部空间，这些气体中的氧气含量很少，在发酵罐内的分布极不均匀和稳定，因此脱除硫化氢的微生物与氧气的结合效果很差，而且随着发酵液的搅拌作用，能够进行硫化氢氧化作用的硫氧化菌在微氧和厌氧环境不停切换，生存条件受限，因此脱硫效果有限，无法满足日益增长的环保要求。为了克服这些困难，需要为脱硫微生物的生长提供稳定的生长环境，同时为其中的微生物提供稳定的发酵产气和硫化氢氧化的空间，所以设计了一种约束式生物反应器原位脱硫设备及其方法具有重要的意义。

发明内容：

本发明正是针对上述问题，提供了一种约束式生物反应器原位脱硫工艺及其设备，通过脱硫容积对生物反应器内的反应物进行约束，将生物反应器内产气与外界供氧混合后通入脱硫容积，并在脱硫容积内设置布流板，使微氧产气在脱硫容积内均匀上升，最终在脱硫容积内需氧的微生物作用下脱除产气中的硫化氢。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，具体的工艺步骤为，

1、将生物反应器内产生的气体通入气体混合器内，同时监测通入气体的产气流量、硫化氢浓度，二者相乘可计算出产气中硫化氢气体流量值M，进而计算出通入气体混合器的氧气流量值N,N＝ηM,η＝1～5；

2、向气体混合器中通入空气，同时监测空气中氧气的浓度H，结合步骤1计算出的氧气流量值，进一步得出空气流量值L＝N/H，以此来控制通入空气的流量；

3、气体混合器内产气与氧气充分混合，形成匀质的微氧产气，微氧产气被通入到布气结构中，经布气结构处理后接着进行硫化氢的脱除反应，微氧产气中硫化氢在氧气的参与下通过微生物的生化作用，氧化为硫单质产物，完成产气的硫化氢脱除，最终形成脱硫产气，其中微生物为硫氧化菌(SOB)。

约束式生物反应器原位脱硫工艺的设备包括生物反应器、脱硫容器、气体混合器和计算机处理单元，脱硫容器设置在生物反应器内，其对生物反应器内的部分发酵液进行空间约束，生物反应器上方的产气口通过产气管与气体混合器连通，气体混合器的另一端与氧气管路连通，氧气管路与大气相连，气体混合器的出气口通过微氧供气管与脱硫容器内底部的布气结构连通；脱硫容器内设置有供微生物生长的微生物填料，微生物填料位于布气结构的上方，脱硫容器的顶部连通有出气管，出气管贯穿生物反应器的上壁并延伸至生物反应器的外部。