一种用于沼气净化的生物脱硫系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于沼气净化的生物脱硫系统，使用废水处理中的硝化液等含有高浓度硝酸根

【技术实现步骤摘要】
一种用于沼气净化的生物脱硫系统


[0001]本技术涉及沼气净化
，尤其涉及一种用于沼气净化的生物脱硫系统
。

技术介绍

[0002]沼气是从微生物厌氧发酵反应中产生的气体产物，其主要成分是甲烷，约占到
50
‑
60
％
(v/v)
，其余成分有
CO2、H2O、
以及
H2S
等，沼气也俗称为生物气
。
[0003]沼气中尤其是在城市污水厂污泥的中温和高温发酵中产生的沼气，往往含有相对较高浓度的硫化氢
(H2S)
，其浓度可以达到
1000mg/Nm3以上
。
硫化氢的存在会导致沼气在燃烧中产生
SO
X
，这些酸性气体一旦进入环境会造成城市空气的酸化，形成酸雨和雾霾，危及与之接触的财物甚至生活在其间的人们的身体健康；同时
H2S
的存在会造成沼气的输送管道
、
阀门
、
流量计和终端燃烧器的腐蚀，缩短它们的使用寿命
。
[0004]因此，在沼气产出后，必须脱除其中的
H2S。
在我国环保标准中规定，利用沼气能源时，沼气气体中
H2S
含量不得超过
20mg/m3。
[0005]目前沼气脱硫的方法有干法脱硫
、
湿法脱硫和生物脱硫等不同的方法
。
[0006]其中，生物脱硫技术是利用微生物的生长代谢来吸收转化
H2S
，将
H2S
转化成单质硫和少量硫酸，单质硫和硫酸盐进入滤料中或营养液
(
循环液
)
中得以去除，而沼气中的甲烷不会被微生物的利用而保持在气相中
。
生物脱硫技术包括生物过滤法
、
生物滴滤法
、
生物洗涤法
。
在大多数脱硫生物反应器中，微生物种类以细菌为主，常用的细菌是硫杆菌属的氧化亚铁硫杆菌，脱氮硫杆菌及排硫杆菌等化能自养菌
。
最成功的代表是氧化亚铁硫杆菌，其生长的最佳
pH
值为
2.0
～
2.2。
[0007]目前较成熟的沼气生物脱硫集成技术，主要包括奥地利英环
(EnvironTec)
生物滤池脱硫工艺和荷兰帕克公司的壳牌
‑
帕克工艺
(Shell
‑
PAQ
工艺
)
等，这些工艺已经在生产实际中得到了应用
。
[0008]其中：
EnvironTec
生物脱硫技术是将一定量的空气导入含有硫化氢的沼气中，混合气体通过生物脱硫塔去除硫化氢
。
在反应器内部安装有特殊的塑料填料，它们为脱硫细菌繁殖提供充分的附着表面
。
营养液的循环使填料保持潮湿状态，并且补充脱硫细菌生长繁殖所需的营养
。
专属菌种
(
如丝硫菌属或者硫杆菌属
)
借助营养液在填料中繁殖
。
在这样的条件下，他们从混合沼气中吸收硫化氢，并将他们转化为单质硫，部分进而转化为硫酸
。
[0009]主要的化学反应式如下：
2H2S+O2＝
2S+2H2O
[0010]S+H2O+1.5O2＝
H2SO4[0011]生成的硫酸在营养液和自来水的缓冲中和作用下，连续或定时排出系统
。
[0012]另外，
Shell
‑
Pac
工艺在吸收塔中使用弱碱
(
如
Na2CO3或
NaHCO3)
来吸收
H2S
，吸收塔中不通入空气，利用化能自养细菌的代谢作用
(CO2作为碳源和电子受体
)
，将
H2S
转化成硫氢化物，将使用过的吸收液排出吸收塔并通入曝气池进行碱液再生，同时将生成的硫化物转变成单质硫并通过沉淀去除，再生和沉淀后的碱液回到吸收塔循环使用
。
[0013]主要的反应如下：吸收阶段：
H2S+OH
‑
＝
HS
‑
+H2O
[0014]再生阶段：
2HS
‑
+O2＝
2S+2OH
‑
[0015]Shell
‑
Pac
工艺避免了在脱硫塔内导入空气，可以获得很高
H2S
脱除率，但是需要补充大量的脱硫液
(
碱液
)
，同时再生中也需要使用大量的氧气
。
[0016]US9890343B2
公开了一种采用生物过滤的沼气脱硫技术，沼气在进入生物过滤单元前在连接容器中采用雾化喷嘴喷入含硝酸根
(
主要是硝酸钙
)
的溶液和营养液，硝酸根溶液的浓度
45
‑
50
％，雾化喷嘴所需要的载气使用脱硫以后的净化气，这样在生物滤床内，随气体带入的
H2S
和硝酸盐以及营养成分
(
如磷和其他微量元素
)
被微生物利用，并将
H2S
在缺氧的条件下氧化成单质硫和少量硫酸，为了避免生成碳酸钙堵塞滤料，硝酸盐溶液中添加
EDTA
螯合剂
。
该方法使用硝酸根作为脱硫反应的电子受体，避免了使用空气中的氧来作为电子受体，从而避免了随空气添加的氮气
(
占空气的
80
％
)
进入沼气中
。
氧气的加入不仅使得沼气增加了爆炸的危险，氮气的加入会冲淡沼气
。
但是，采用生物过滤装置脱硫，需要较长的停留时间，装置体积比较大，同时，采用雾化喷嘴会额外消耗许多能量，雾化喷嘴容易堵塞
。
所产生的单质硫会混在生物过滤滤料中，需要经常清洗滤料，排出单质硫
。
[0017]由上可知，现有的沼气生物脱硫技术多利用化能自养生物的硫氧化作用，将
H2S
转换成单质硫和
/
或硫酸从而将其从气相中除去
。
[0018]具体的生物脱硫工艺有直接在沼气中混入空气作为生物脱硫的电子供体，微生物
、
微生物的营养剂
(
氮磷和其他无机矿物成份
)、
电子供体在同一个脱硫塔中进行利用和反应，按照是否填充填料以及循环液的流量大小，可以分为生物过滤法
、
生物滴滤法和生物洗涤法；这些方法都有氧化剂加入
(
来自空气
)
，反应装置比较简单，脱硫效果较好的优点，缺点是混入空气会在沼气中增本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于沼气净化的生物脱硫系统，包括脱硫塔
(2)
，所述脱硫塔
(2)
下部连通设有进气管
(1)
，所述脱硫塔
(2)
顶部连通设有出气管
(3)
，所述脱硫塔
(2)
中部设有生物净化部
(4)
，所述生物净化部
(4)
上部设有喷淋部
(5)
，所述进气管
(1)
与产生沼气的设备连接，需净化的沼气由所述进气管
(1)
进入所述脱硫塔
(2)
并通过生物净化部
(4)
进行净化，净化后沼气通过所述出气管
(3)
排出并收集，其特征在于：所述喷淋部
(5)
通过管道与提供废水的废水部
(6)
连通，所述废水部
(6)
将含有化能自养生物脱硫所需含有电子受体及营养成分的废水通过所述喷淋部
(5)
喷淋至所述生物净化部
(4)
；所述脱硫塔
(2)
下部设有循环液储槽
(21)
，所述循环液储槽
(21)
连通设有循环再生部
(7)
，所述循环再生部
(7)
通过管道与所述喷淋部
(5)
连通，所述循环再生部
(7)
将循环液通过所述喷淋部
(5)
喷淋至所述生物净化部
(4)
进行循环利用；还包括中央控制部，所述中央控制部与所述进气管
(1)、
出气管
(3)、
废水部
(6)
及循环再生部
(7)
信号控制器连接，所述中央控制部根据连接各部反馈的信号对生物脱硫系统进行运行控制
。2.
根据权利要求1所述的一种用于沼气净化的生物脱硫系统，其特征在于：所述废水部
(6)
包括废水好氧处理池
(61)
，所述废水好氧处理池
(61)
上部连通设有废水沉淀池
(62)
，所述废水沉淀池
(62)
上清液出水口连通设有废水缓冲池
(63)
，所述废水缓冲池
(63)
后部连通设有废水泵
(64)
，所述废水泵
(64)
通过管道将废水供应到所述喷淋部
(5)。3.
根据权利要求2所述的一种用于沼气净化的生物脱硫系统，其特征在于：所述废水沉淀池
(62)
底部与所述废水好氧处理池
(61)
通过管道连通，管道上设有阀门和污泥回流泵，所述废水沉淀池
(62)
底部沉淀物通过管道和污泥回流泵可排回所述废水好氧处理池
(61)。4.
根据权利要求2所述的一种用于沼气净化的生物脱硫系统，其特征在于：所述废水缓冲池
(63)
上部设有可添加硝酸盐和磷酸盐的添加管
(65)
，所述添加管
(65)
上设有电动阀门
(8)
，所述废水缓冲池
(63)
上部设有分别测量氮磷浓度的废水硝酸盐和磷酸盐探头
(66)
，所述废水硝酸盐和磷酸盐探头
(66)
及电动阀门
(8)
均与控制器
(9)
连接，所述废水硝酸盐和磷酸盐探头
(66)

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍磊，祁宏涛，李功龙，刘东河，王程飞，赵宁华，朱核光，刘霞，
申请(专利权)人：上海中耀环保实业启东有限公司，
类型：新型
国别省市：