專利名稱：一種一體化沼氣安全生物脫硫裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種一體化沼氣安全生物脫硫裝置，適用于沼氣工程、有機廢水
厭氧處理工程等。
背景技術：
沼氣發(fā)酵是有機廢水處理的重要手段之一。由于運行成本低、污泥產(chǎn)量少、可回收 沼氣，沼氣發(fā)酵技術受到了環(huán)境工程界的青睞。生活污水含有3 6mg/L有機硫和30 60mg/L無機硫，一些工業(yè)有機廢水(如紙漿廢水、制革廢水、制藥廢水等)的硫酸鹽含量甚 至高達9000mg/L以上。在這些含硫廢水的厭氧生物處理過程中，會產(chǎn)生大量硫化氫氣體， 濃度約為1 20g/m3。硫化氫是一種劇毒有害氣體。在空氣中及潮濕環(huán)境條件下，硫化氫對 管道、燃燒器以及其它金屬設備、儀器儀表等有強烈腐蝕作用；硫化氫燃燒生成二氧化硫， 可直接影響人類身體健康；二氧化硫遇水生成硫酸，則有強烈的腐蝕作用。沼氣脫硫是沼氣 生產(chǎn)中不可或缺的處理工序。沼氣脫硫的方法有化學法、物化法和生物法等。目前我國沼氣工程上普遍應用的 脫硫技術以物理化學法為主(俗稱干法脫硫)，即用三氧化二鐵脫硫劑脫除沼氣中的h2S。 在常溫下，沼氣通過脫硫劑床層，硫化氫與活性氧化鐵接觸，生成三硫化二鐵，然后與空氣 接觸，鐵的硫化物轉(zhuǎn)化為氧化鐵和單質(zhì)硫。這樣的脫硫再生過程可循環(huán)多次，直至氧化鐵脫 硫劑表面的大部分孔隙被硫或其他雜質(zhì)覆蓋而失去活性。氧化鐵干法脫硫工藝簡單，成熟 可靠，造價低(25m3脫硫塔造價約為8萬)，能達到較高的凈化程度。但是，此法處理成本較 高(15元/kg (H2S)左右)，運行操作麻煩(每4 6個月需更換或再生脫硫劑一次)，且廢 棄的脫硫劑存在二次污染問題。與物理法和化學法相比，生物法脫硫具有設備簡單、成本低、環(huán)保清潔、可回收單 質(zhì)硫等特點，是極具發(fā)展?jié)摿Φ拿摿蚣夹g。目前，沼氣生物脫硫主要分為兩種形式，一種是 沼氣脫硫和廢水生物脫硫的分置式組合(如Shell-Paques工藝)，此類裝置能保證沼氣中 氧氣含量達到安全要求，但該工藝往往需要洗滌塔和生物反應器兩個構(gòu)筑物，占地面積較 大，投資成本高；另一種是同時向生物反應器中輸入含硫化氫沼氣、空氣和營養(yǎng)液，此類工 藝往往需要精確控制空氣的供給量，對設備要求較高，投資較大，且存在安全隱患。將沼氣生物脫硫和吸硫液生物再生合二為一，開發(fā)一體式沼氣安全生物脫硫裝 置，不僅可以簡化設備，減少投資成本，而且沼氣和空氣分隔，操作安全，控制方便。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種一體化沼氣安全生物脫硫裝置。一體化沼氣安全生物脫硫裝置包括沼氣生物脫硫區(qū)I和吸硫液生物再生區(qū)II，沼 氣生物脫硫區(qū)I位于吸硫液生物再生區(qū)II上部；沼氣生物脫硫區(qū)I從下至上依次設有沼氣 均布器、生物填料層、第二集氣室、吸硫液噴淋頭和凈化沼氣排出管；吸硫液生物再生區(qū)II主體為吸硫液生物再生筒，吸硫液生物再生筒內(nèi)部從下往上依次設有排硫管、貯硫斗、吸硫 液輸出管、曝氣頭、錐狀擋氣板、吸硫液連通管和錐形吸硫液收集器，吸硫液連通管和錐形 吸硫液收集器外壁與吸硫液生物再生筒內(nèi)壁之間構(gòu)成第一集氣室，吸硫液生物再生筒上部 外側(cè)壁設有液位調(diào)節(jié)筒，液位調(diào)節(jié)筒通過直角形氣室導氣管與第一集氣室連通。所述的沼氣生物脫硫區(qū)I和吸硫液生物再生區(qū)II上下串聯(lián)，合為一體；脫硫區(qū)I 和再生區(qū)II的體積比為1 1 2 1。所述的沼氣均布器由1根主管和6根支管組成，每 根支管上間隔IOcm設1根垂直向下的曝氣管，曝氣管伸入吸硫液5 IOcm ；生物填料層底 部高出吸硫液液面20cm，生物填料層頂部比吸硫液噴淋頭低20 30cm。所述的錐形吸硫 液收集器底角β為30°，錐狀擋氣板用于阻擋吸硫液生物再生區(qū)II的氧氣上逸；直角形氣 室導氣管輸入端中心線與錐形吸硫液收集器底部同高，直角形氣室導氣管的輸出端伸入液 位調(diào)節(jié)筒液面以下8 12cm ；吸硫液連通管伸入液面以下18 22cm，錐狀擋氣板底端直徑 與吸硫液連通管直徑之比為1 2 1 3，錐狀擋氣板底端與吸硫液連通管底端的距離為 吸硫液連通管直徑的1倍；貯泥斗位于曝氣頭下面，貯泥斗的底角α為55°。本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有的有益效果①沼氣生物脫硫與吸硫液生物再生 融于一體，占地面積小，投資成本低；②沼氣與空氣分隔，操作安全，控制方便；③在沼氣生 物脫硫區(qū)硫化氫邊吸收邊反應，吸硫液生物再生循環(huán)利用，不產(chǎn)生二次污染物；④回收單質(zhì) 硫，可實現(xiàn)廢物資源化。

圖1是一體化沼氣安全生物脫硫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的沼氣均布器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中排硫管1、貯硫斗2、吸硫液輸出管3、曝氣頭4、吸硫液生物再生筒5、錐形擋 氣板6、吸硫液連通管7、直角形氣室導氣管8、第一集氣室9、液位調(diào)節(jié)筒10、錐形吸硫液收 集器11、沼氣均布器12、生物填料層13、第三集氣室14、吸硫液噴淋頭15和凈化沼氣排出 管16。
具體實施方式
如圖所示，一體化沼氣安全生物脫硫裝置包括沼氣生物脫硫區(qū)I和吸硫液生物再 生區(qū)II，沼氣生物脫硫區(qū)I位于吸硫液生物再生區(qū)II上部；沼氣生物脫硫區(qū)I從下至上依 次設有沼氣均布器12、生物填料層13、第二集氣室14、吸硫液噴淋頭15和凈化沼氣排出管 16 ；吸硫液生物再生區(qū)II主體為吸硫液生物再生筒5，吸硫液生物再生筒5內(nèi)部從下往上依 次設有排硫管1、貯硫斗2、吸硫液輸出管3、曝氣頭4、錐狀擋氣板6、吸硫液連通管7和錐形 吸硫液收集器11，吸硫液連通管7和錐形吸硫液收集器11外壁與吸硫液生物再生筒5內(nèi) 壁之間構(gòu)成第一集氣室9，吸硫液生物再生筒5上部外側(cè)壁設有液位調(diào)節(jié)筒10，液位調(diào)節(jié)筒 10通過直角形氣室導氣管8與第一集氣室9連通。所述的沼氣生物脫硫區(qū)I和吸硫液生物再生區(qū)II上下串聯(lián)，合為一體；脫硫區(qū)I 和再生區(qū)II的體積比為1 1 2 1。所述的沼氣均布器12由1根主管和6根支管組 成，每根支管上間隔IOcm設1根垂直向下的曝氣管，曝氣管伸入吸硫液5 IOcm ；生物填 料層13底部高出吸硫液液面20cm，生物填料層13頂部比吸硫液噴淋頭低20 30cm。所述的錐形吸硫液收集器11底角β為30°，錐狀擋氣板6用于阻擋吸硫液生物再生區(qū)II的 氧氣上逸；直角形氣室導氣管8輸入端中心線與錐形吸硫液收集器11底部同高，直角形氣 室導氣管8的輸出端伸入液位調(diào)節(jié)筒10液面以下8 12cm ；吸硫液連通管7伸入液面以 下18 22cm，錐狀擋氣板6底端直徑與吸硫液連通管7直徑之比為1 2 1 3，錐狀 擋氣板6底端與吸硫液連通管7底端的距離為吸硫液連通管7直徑的1倍；貯泥斗2位于 曝氣頭4下面，貯泥斗的底角α為55°。本實用新型三個系統(tǒng)工作過程如下(1)沼氣生物脫硫系統(tǒng)。主要包括沼氣均布器12、生物填料層13、第二集氣室14、 吸硫液噴淋頭15和凈化沼氣排出管16。含硫化氫沼氣從裝置中部輸入，經(jīng)沼氣均布器12， 在吸硫液中以鼓泡的形式進入沼氣脫硫區(qū)I，增加沼氣濕度，均勻布氣，減少氣體短流的可 能性；吸硫液從與吸硫液回流管3相連的吸硫液噴淋頭15輸入裝置。含硫化氫沼氣和吸硫 液在生物填料層13相互接觸，硫化氫在堿性吸硫液中通過化學吸收、化學氧化和生物轉(zhuǎn)化 的方式得到脫除。凈化后的沼氣進入第二集氣室14，再由凈化沼氣排出管16輸出反應器； 噴淋而下的吸硫液由生物填料層13下面的錐形吸硫液收集器11收集，再由吸硫液連通管 7導入吸硫液生物再生區(qū)II。(2)吸硫液生物再生系統(tǒng)。主要包括排硫管1、貯硫斗2、吸硫液輸出管3、曝氣頭 4、吸硫液生物再生筒5、錐狀擋氣板6、吸硫液連通管7、錐形吸硫液收集器11和第一集氣室 9。吸硫液吸收硫化氫后由錐形吸硫液收集器11收集，再由吸硫液連通管7導入吸硫液生物 再生區(qū)II ；空氣從裝置底部的空氣輸入管輸入，經(jīng)曝氣頭4后均勻曝氣。需再生的吸硫液和 空氣在吸硫液生物再生筒內(nèi)相互接觸，在硫細菌作用下，吸硫液中的硫化氫轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫。 吸硫液經(jīng)生物再生后，通過吸硫液輸出管3，在噴淋泵的作用下繼續(xù)參與沼氣生物脫硫。尾 氣進入第一集氣室，通過直角形氣室導氣管8排出反應器。生物作用產(chǎn)生的單質(zhì)硫沉淀至 吸硫液生物再生筒5底部的貯硫斗2，定期排放或回收。(3)沼氣安全防護系統(tǒng)。主要包括錐狀擋氣板6、吸硫液連通管7、直角形氣室導氣 管8、第一集氣室9和錐形吸硫液收集器11。錐形吸硫液收集器11底板用于分隔沼氣生物 脫硫區(qū)I和吸硫液生物再生區(qū)II的氣相，吸硫液連通管7用于連通沼氣生物脫硫區(qū)I和吸 硫液生物再生區(qū)II的液相，錐狀擋氣板6用于阻擋吸硫液生物再生區(qū)II的氧氣上逸。吸硫 液生物再生產(chǎn)生的尾氣在錐形吸硫液收集器11底板的阻隔作用和錐形擋氣板6的阻擋作 用下收集于第一集氣室，由直角形氣室導氣管8排出。沼氣輸入沼氣生物脫硫區(qū)I，空氣輸 入吸硫液生物再生區(qū)II，彼此分隔，操作安全，控制方便。(4)脫硫液外排和補給系統(tǒng)。液位調(diào)節(jié)筒10上部設溢流堰，以控制反應器內(nèi)吸硫 液的液位當裝置內(nèi)脫硫液液位超過設定值時，多余脫硫液通過溢流堰排出反應器；定期 排硫會導致裝置內(nèi)脫硫液液面下降，向液面調(diào)節(jié)筒10中加入一定量的脫硫液，直至液面調(diào) 節(jié)筒內(nèi)脫硫液液面與溢流堰的堰口齊平。
權(quán)利要求1.一體化沼氣安全生物脫硫裝置，其特征在于包括沼氣生物脫硫區(qū)I和吸硫液生物再 生區(qū)II，沼氣生物脫硫區(qū)I位于吸硫液生物再生區(qū)II上部；沼氣生物脫硫區(qū)I從下至上依 次設有沼氣均布器(12)、生物填料層(13)、第二集氣室(14)、吸硫液噴淋頭(15)和凈化沼 氣排出管(16)；吸硫液生物再生區(qū)II主體為吸硫液生物再生筒(5)，吸硫液生物再生筒(5) 內(nèi)部從下往上依次設有排硫管(1)、貯硫斗(2)、吸硫液輸出管(3)、曝氣頭(4)、錐狀擋氣板 (6)、吸硫液連通管(7)和錐形吸硫液收集器(11)，吸硫液連通管(7)和錐形吸硫液收集器 (11)外壁與吸硫液生物再生筒(5)內(nèi)壁之間構(gòu)成第一集氣室(9)，吸硫液生物再生筒(5) 上部外側(cè)壁設有液位調(diào)節(jié)筒(10)，液位調(diào)節(jié)筒(10)通過直角形氣室導氣管(8)與第一集氣 室(9)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化沼氣安全生物脫硫裝置，其特征在于所述的沼氣生 物脫硫區(qū)I和吸硫液生物再生區(qū)II上下串聯(lián)，合為一體；脫硫區(qū)I和再生區(qū)II的體積比為 1 1 2 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化沼氣安全生物脫硫裝置，其特征在于所述的沼氣均 布器(12)由1根主管和6根支管組成，每根支管上間隔10cm設1根垂直向下的曝氣管，曝 氣管伸入吸硫液5 10cm ；生物填料層(13)底部高出吸硫液液面20cm，生物填料層(13) 頂部比吸硫液噴淋頭低20 30cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化沼氣安全生物脫硫裝置，其特征在于所述的錐形吸 硫液收集器(11)底角0為30°，錐狀擋氣板(6)用于阻擋吸硫液生物再生區(qū)II的氧氣上 逸；直角形氣室導氣管(8)輸入端中心線與錐形吸硫液收集器(11)底部同高，直角形氣室 導氣管(8)的輸出端伸入液位調(diào)節(jié)筒(10)液面以下8 12cm ；吸硫液連通管(7)伸入液面 以下18 22cm，錐狀擋氣板(6)底端直徑與吸硫液連通管(7)直徑之比為1 2 1 3， 錐狀擋氣板(6)底端與吸硫液連通管(7)底端的距離為吸硫液連通管(7)直徑的1倍；貯 泥斗(2)位于曝氣頭(4)下面，貯泥斗的底角a為55°。
專利摘要本實用新型公開了一種一體化沼氣安全生物脫硫裝置。它包括沼氣生物脫硫區(qū)Ⅰ和吸硫液生物再生區(qū)Ⅱ，沼氣生物脫硫區(qū)Ⅰ設有沼氣均布器、生物填料層、第二集氣室、吸硫液噴淋頭和凈化沼氣排出管；吸硫液生物再生區(qū)Ⅱ設有排硫管、貯硫斗、吸硫液輸出管、曝氣頭、吸硫液生物再生筒、錐狀擋氣板、吸硫液連通管、第一集氣室、錐形吸硫液收集器、直角形氣室導氣管和液位調(diào)節(jié)筒。本裝置的優(yōu)點有①沼氣生物脫硫與吸硫液生物再生融于一體，占地面積小，投資成本低；②沼氣與空氣分隔，操作安全，控制方便；③在沼氣生物脫硫區(qū)硫化氫邊吸收邊反應，吸硫液生物再生循環(huán)利用，不產(chǎn)生二次污染物；④回收單質(zhì)硫，可實現(xiàn)廢物資源化。
文檔編號B01D53/96GK201778014SQ20102028921
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者張萌, 沈李東, 鄭平, 陸慧鋒 申請人:浙江大學