基于嗜酸性生物脱硫菌的生物洗涤脱硫装置及方法制造方法及图纸

一种基于嗜酸性生物脱硫菌的生物洗涤脱硫装置及方法，包括气体洗涤塔、生物氧化反应器、沉淀池、厌氧反应器、调节池等。含H2S气体从进气口进入到气体洗涤塔，中性或弱碱性的吸收液通过喷淋头均匀喷洒在填料层，气体向上通过填料层时与吸收液逆流接触，其中的H2S溶解于吸收液。吸收液从洗涤塔下部出液口泵入生物氧化反应器，吸收液中的S2‑在嗜酸性脱硫菌的作用下部分被氧化为单质硫，部分被氧化为SO42‑，使得pH范围稳定在2‑3.5之间。氧化后的液体溢流进入沉淀池，大部分单质硫沉淀到池底排出，并进行回收。上清液经过滤后进入厌氧反应装置，部分SO42‑在硫酸盐还原菌的作用下被还原为S2‑。

【技术实现步骤摘要】
基于嗜酸性生物脱硫菌的生物洗涤脱硫装置及方法
本专利技术涉及一种去除气体中硫化氢的处理系统和处理方法，尤其涉及一种基于嗜酸性生物脱硫菌的生物洗涤脱硫装置及方法。
技术介绍
H2S是天然气和沼气中常见的杂质。我国含硫天然气储量丰富，硫化氢含量大于1%的天然气储量占全国天然气储量的四分之一。沼气中的H2S来源于含硫蛋白质，例如半胱氨酸和蛋氨酸，尤其是富含硫的原料，例如酒糟、大型藻类和造纸工业废水等。在填埋气中H2S还可能来自于石膏。H2S和水相遇会形成硫酸，腐蚀沼气和天然气利用设备。含有H2S的气体燃烧会产生硫酸排放，而且H2S本身就具有高毒性，会产生很严重的健康风险。气体脱硫的方法很多，根据其原理可分为生物、化学和物理脱硫法。化学脱硫法主要包括化学氧化和碱吸收，需要使用大量的化学药剂，存在运行费用高，易产生二次污染等问题。物理脱硫方法包括溶剂吸收法和活性炭吸附法，也需要定期更换化学药剂，一般只在需要特别低硫化氢浓度时使用。生物脱硫法是利用硫细菌将H2S氧化成单质硫或者硫酸的过程。与物理法、化学法相比，生物脱硫技术具有条件温和、操作简单、维护费用和能耗低、清洁环保、产物可资源化等优点，已逐渐成气体脱硫的主流技术之一，具有广阔的发展前景。专利号200710067269.1，名称为“沼气生物脱硫装置”的中国专利文献公开了一种生物脱硫装置，该装置是一个带沼气进口和沼气出口的脱硫塔，脱硫塔内放置若干填料，填料上方设有喷嘴，喷嘴与带回流泵的输送管连通，输送管的另一管口位于脱硫塔下部的营养液段，塔底部设有排放口。这种脱硫工艺制作和操作简单，脱硫效果较好，但是存在的主要问题是过程难以控制，容易发生填料塔堵塞。工艺终产物为大量浓度约为0.5%的稀硫酸，产生二次污染，需做后续的稀酸处理。而且过程中会引入氧气，存在安全隐患，更无法满足沼气提纯做生物天然气对气体品质的要求。专利号CN97180128.2名称为“气体脱硫的方法”公布了一种从气流中去除硫化氢的方法。专利号201310012017.4，名称为“一种两段式沼气生物脱硫装置”公布了一种两段式沼气生物脱硫装置。在两个专利中，H2S吸收和生物氧化分别在两个反应器中完成，吸收液循环往复、再生，很好的解决了单质硫堵塞填料层、产品气混入过量氧气的问题。H2S的高效吸收需要弱碱性的吸收液，为保证吸收液的pH处于弱碱性状态，两个专利都采用中性脱硫菌，生物氧化反应系统的pH也处于中性或者弱碱性状态。专利201310012017.4把吸收液的溶解氧控制在一定范围，避免氧化槽中硫酸盐的形成，使得氧化槽中的pH也处于碱性范围。专利CN97180128.2为防止氧化反应器中介质的酸化，使用氢氧化钠或碳酸钠进行中和，从而使得氧化反应器处于中性或者弱碱性状态。
技术实现思路
本专利技术采用嗜酸性脱硫菌在酸性条件下对H2S进行生物氧化，极大的提高了生物氧化过程的运行负荷。为解决两段式生物脱硫装置运行过程中，洗涤塔运行需要中性或弱碱性环境，而生物氧化反应需要酸性环境之间的矛盾，本专利技术采取了以下技术方案：一种基于嗜酸性脱硫菌的生物洗涤脱硫装置，它包括去除硫化氢的洗涤塔，生物氧化反应器、沉淀池、厌氧反应器和调节池。在洗涤塔内自上而下依次设有除沫器、喷淋头、填料层和布气管，洗涤塔底部与生物氧化反应器的上部通过提升泵及管道相连通；生物氧化反应器顶部通过管道与沉淀池相连通使吸收液溢流进入沉淀池；生物氧化反应器内设有溶氧电极和氧化还原电极。所述沉淀池为密闭容器，下部分为锥型结构，底部设物料出口。上部由垂向布置的隔板分为两部分，隔板左侧设置有液体进口，隔板右侧设置有溢流口。沉淀池顶部与厌氧反应器底部通过提升泵和管道相连通；厌氧反应器上部与调节池上部通过管道相连通，厌氧反应器出水溢流进入调节池；调节池底部通过提升泵和管道与洗涤塔上部的喷淋头相连通；调节池内设有在线pH电极和在线电导率电极。在洗涤塔下部设置有含H2S气体进口，在厌氧反应器顶部设置有H2S气体出口，H2S气体出口与含H2S气体进口通过管道相连通。含H2S气体进口延伸到洗涤塔内与布气管连通。通过上述装置，去除气体中H2S气体的工艺具体如下:（1）H2S吸收阶段：气体通过含H2S气体进口从洗涤塔底部进入，与从洗涤塔顶部进入的吸收液逆流接触，H2S被吸收液吸收，干净的气体从净化气体出口排出。（2）好氧生物氧化阶段:洗涤塔底部的吸收液经提升泵送入生物氧化反应器，S2-在嗜酸性生物脱硫菌的作用下大部分被氧化为单质S，少部分被氧化为SO42-。氧化后的吸收液进入沉淀池，沉淀后的单质硫经排液口排出，精制。生物氧化反应采用经过驯化的嗜酸性生物脱硫菌，温度控制在35℃，气泵的开停及空气流量由在线氧化还原电位进行控制，氧化还原电位控制在-250～-100mV，pH稳定在2～3.5。（3）厌氧还原阶段:沉淀池内的上清液经提升泵从下部送入厌氧反应器，厌氧反应器采用富硫酸盐还原菌菌群，停留时间为10-15小时。SO42-在富硫酸盐还原菌菌群的作用下被重新还原为S2-，吸收液得到部分还原，pH得到提升，含有H2S的气体从H2S气体出口回流到含H2S气体进口再次处理。（4）吸收液调节回用阶段:经过厌氧生物处理的吸收液经泵送进入调节池，根据设在调节池中的在线pH电极和在线电导率电极输出信号至pH在线监测单元和电导率在线监测单元，pH在线监测单元和电导率在线监测单元控制碱液加药泵和营养液加药泵，通过控制电导率范围在30-90mS/cm，pH范围在8-9，来控制加药泵的开停。调节后的吸收液经提升泵进入洗涤塔中的喷淋头。本方案的具体特点还有,pH调节使用的碱液可以是NaOH或者NaCO3。填料层采用鲍尔环或者空心球填料。在所述洗涤塔内位于填料层的下部设有出液口和排污口。所述生物氧化反应器是采用内环流气升式中心进气的反应器，反应器内部无搅拌装置，主要由外管、中心导流筒和气体分布器组成，中心导流筒和外管呈同心圆设置。当空气通过气体分布器进入中心导流筒后，在静压差和进入气体的动量作用下使液体携带气泡在反应器内形成循环流动，从而达到良好的气液混合。生物氧化反应器上部设气体出气口和液体溢流管。本专利技术所述嗜酸性生物脱硫菌包括嗜酸性硫氧化菌菌群或单一嗜酸性硫氧化菌菌株。嗜酸性硫氧化菌主要包括硫杆菌属、硫化叶菌属、大单胞菌属,都属于耐低pH的硫氧化细菌。单一嗜酸性硫氧化菌菌株主要包括氧化硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌等嗜酸性自养硫氧化杆菌。所述厌氧反应器内，生成的硫酸盐在富硫酸盐还原菌菌群的作用还原为S2-，从而使得pH得到提高。厌氧反应器内设置布水器和三相分离器，以保证活性污泥浓度以提高富硫酸盐还原菌菌群的效率。三相分离器由气封、沉淀区和回流缝三部分组成，安装在厌氧反应器的顶部将厌氧反应器分为下部的反应区和上部的沉淀区，起到气液分离、固液分离和污泥回流的作用。所述富硫酸盐还原菌菌群广泛存在于土壤、海水、淡水、污泥等生境，在一定条件下驯化而获得。所述调节池为密闭容器，内设在线电导率电极、在线pH电极。本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：1.本专利技术采用分段式生物脱硫，利用嗜酸性生物脱硫菌在pH2-3.5条件下对硫化氢进行生物氧化，与采用中性或者碱性环境的现有相比，硫化氢的氧化速率显著提高，生物氧化反应器的运行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于嗜酸性生物脱硫菌的生物洗涤脱硫装置，其特征是它包括去除硫化氢的洗涤塔，生物氧化反应器、沉淀池、厌氧反应器和调节池；在洗涤塔内自上而下依次设有除沫器、喷淋头、填料层和布气管，洗涤塔底部与生物氧化反应器的上部通过提升泵及管道相连通；生物氧化反应器顶部通过管道与沉淀池相连通使吸收液溢流进入沉淀池；生物氧化反应器内设有溶氧电极和氧化还原电极；所述沉淀池为密闭容器，下部分为锥型结构，底部设物料出口；上部由垂向布置的隔板分为两部分，隔板左侧设置有液体进口，隔板右侧设置有溢流口；沉淀池顶部与厌氧反应器底部通过提升泵和管道相连通；厌氧反应器上部与调节池上部通过管道相连通，厌氧反应器出水溢流进入调节池；调节池底部通过提升泵和管道与洗涤塔上部的喷淋头相连通；调节池内设有在线pH电极和在线电导率电极；在洗涤塔下部设置有含H2S气体进口，在厌氧反应器顶部设置有H2S气体出口，H2S气体出口与含H2S气体进口通过管道相连通；含H2S气体进口延伸到洗涤塔内与布气管连通。

【技术特征摘要】
1.一种基于嗜酸性生物脱硫菌的生物洗涤脱硫装置，其特征是它包括去除硫化氢的洗涤塔，生物氧化反应器、沉淀池、厌氧反应器和调节池；在洗涤塔内自上而下依次设有除沫器、喷淋头、填料层和布气管，洗涤塔底部与生物氧化反应器的上部通过提升泵及管道相连通；生物氧化反应器顶部通过管道与沉淀池相连通使吸收液溢流进入沉淀池；生物氧化反应器内设有溶氧电极和氧化还原电极；所述沉淀池为密闭容器，下部分为锥型结构，底部设物料出口；上部由垂向布置的隔板分为两部分，隔板左侧设置有液体进口，隔板右侧设置有溢流口；沉淀池顶部与厌氧反应器底部通过提升泵和管道相连通；厌氧反应器上部与调节池上部通过管道相连通，厌氧反应器出水溢流进入调节池；调节池底部通过提升泵和管道与洗涤塔上部的喷淋头相连通；调节池内设有在线pH电极和在线电导率电极；在洗涤塔下部设置有含H2S气体进口，在厌氧反应器顶部设置有H2S气体出口，H2S气体出口与含H2S气体进口通过管道相连通；含H2S气体进口延伸到洗涤塔内与布气管连通。2.根据权利要求1所述的基于嗜酸性生物脱硫菌的生物洗涤脱硫装置，其特征是在所述洗涤塔内位于填料层的下部设有出液口和排污口。3.根据权利要求1所述的基于嗜酸性生物脱硫菌的生物洗涤脱硫装置，其特征是填料层采用鲍尔环或者空心球填料。4.根据权利要求1所述的基于嗜酸性生物脱硫菌的生物洗涤脱硫装置，其特征是所述生物氧化反应器是采用内环流气升式中心进气的反应器，它包括外管、中心导流筒和气体分布器，中心导流筒和外管呈同心圆设置；生物氧化反应器上部设气体出气口和液体溢流管。5.根据权利要求1所述的基于嗜酸性生物脱硫菌的生物洗涤脱硫装置，其特征是所述嗜酸性生物脱硫菌包括嗜酸性硫氧化菌菌群或单一嗜酸性硫氧化菌菌株。6.根据权利要求1所述的基于嗜酸性生物脱硫菌的生物洗涤脱硫装置，其特征是所述厌氧反应器内设置布水器和三相分离器，三相分离器由气封、沉淀区和回流缝三部分...

【专利技术属性】
技术研发人员：许海朋，李岩，张晓东，华栋梁，金付强，牧辉，赵玉晓，梁晓辉，
申请(专利权)人：山东省科学院能源研究所，乐陵胜利新能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山东,37