CN101622330B - 生物脱硫设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了生物脱硫设备，其包括向其中引入通过有机废物的厌氧发酵产生的生物气的反应塔1，设置于所述反应塔中并具有附着微生物的载体的载体填充层2a、2b，将空气混入所述反应塔下部的空气供给管3，及在所述反应塔上部喷洒水的喷洒机件7，其中在两个或多个层级中设置所述载体填充层。

Description

生物脱硫设备

技术领域

本发明涉及生物脱硫设备，特别是用于通过厌氧消化处理有机废水(比如污水和工业排水)产生的生物气的生物脱硫设备。

背景技术

甲烷发酵过程经常用作处理有机废物(比如下水道淤泥和生垃圾或有机废水(比如食品厂污水))的方法。所述甲烷发酵过程是这样的处理过程：将有机废水引入反应塔中，废水中的有机物被填充于反应罐中的甲烷发酵细菌群分解，从而形成主要由甲烷气体组成的生物气，同时分解并除去有机物。然而，当废水中含有硫组分(比如那些源于蛋白质的组分)时，硫组分被硫酸盐还原细菌的作用还原，因此得到的生物气含有硫化氢气体。

当生物气中含有的甲烷气用作锅炉(boiler)等中的燃料时，应除去生物气中含有的硫化氢气体。这是因为生物气中的硫化氢气体在生物气燃烧时被氧化，并形成硫氧化物，硫氧化物可反过来腐蚀设备。

用于除去生物气中含有的硫化氢气体的方法包括干脱硫法(通过主要由氧化铁组成的吸附剂上的吸附来除去气体)，和湿脱硫法(通过使用碱等吸收进入水溶液来除去气体)。然而，使用这些方法的系统的运行费用飞速上升，因为吸附需要化学品(比如吸附剂)，而吸附后的吸附剂变成废品。

已提出下面技术作为低运行费用的脱硫系统：在反应罐中装入载体，用于氧化分解硫化氢的微生物附着在所述载体上，从而除去生物气中的硫化氢(Jon.Pat.Apple.KOKI Publication No.2-26615)。

在该脱硫技术中，已指出这一问题：填充层易被填充层底部或在填充层支持部分上增殖的微生物或由除去的硫化氢氧化形成的硫组分堵塞。作为解决该问题的措施，已提出清洗法，其中，生物气向下流动，而使用比水轻的载体，并通过从底部吹入空气使所述载体浮在水中，水装至高于所述填充层的水平(日本专利No.3750648)。

为了通过硫氧化细菌除去生物气中含有的硫化氢气体，应在填充层中的载体上保持足量的微生物。然而，当通过用水清洗除去填充层中沉积的硫组分时，微生物也会连同硫组分一起被洗掉。即，当清洗时间短时，硫组分不能充分除去，因此易造成堵塞。另一方面，当清洗时间长时，不能保证除去硫化氢所需的足量微生物，因此存在清洗后除去硫化氢的能力降低的问题。在清洗期间，使载体浮在水中，从而增大清洗效率，但因为载体的支持板固定，其附着物未通过清洗充分除去并可使载体支持板被堵塞，引起处理效率降低的问题。

当生物填充层高度增大时，在填充层的下部混入的空气中的氧被消耗。因此，当混入的空气的量小时，存在填充层上部的微生物不能充分生长的情形。

发明内容

本发明的目的是提供用于生物气的生物脱硫设备，所述设备可以防止载体填充层中的堵塞，可以保持附着于载体的微生物，并可以向填充层提供必要的氧，从而能够稳定地处理。

根据本发明一方面的生物脱硫设备包括向其中引入通过有机废物的厌氧发酵产生的生物气的反应塔，设置于所述反应塔中并具有附着微生物的载体的载体填充层，将空气混入所述反应塔下部的空气供给装置，及在所述反应塔上部喷洒水的喷洒机件，其中所述载体填充层设置于两个或多个层级(stage)中。

根据本发明，可以提供用于生物气的生物脱硫设备，所述设备可以防止载体填充层中的堵塞，并可以保持附着于载体的微生物，从而能够稳定地处理。

附图说明

图1是实施例1中本发明的生物气生物脱硫设备的简图框架。

图2是实施例2中本发明的生物气生物脱硫设备的简图框架。

图3是实施例3中本发明的生物气生物脱硫设备的简图框架。

图4是实施例4中本发明的生物脱硫设备的示意图。

图5A是实施例5中本发明的生物脱硫设备的一个结构中用于上层级填充层的支持板的平面示意图。

图5B是显示在设置于上层级填充层下的上层级通气单元的一个结构中管道和阀门或吹风机之间的关系的平面示意图。

图5C是图5B中的通气管的放大的部分背侧视图。

图6是实施例7中本发明的生物脱硫设备的整体示意图。

图7A是实施例8中的生物脱硫设备的示意图。

图7B是显示生物脱硫设备的反应塔中的水位的塔高和塔的外表面温度之间的关系的特征曲线。

图8是实施例9中本发明的生物脱硫设备的示意图。

图9是实施例10中本发明的生物脱硫设备的示意图。

图10是实施例11中本发明的生物脱硫设备的示意图。

图11是实施例12中本发明的生物脱硫设备的示意图。

图12是实施例13中本发明的生物脱硫设备的示意图。

图13是实施例14中本发明的生物脱硫设备的示意图。

图14是实施例15中本发明的生物脱硫设备的示意图。

具体实施方式

本发明第一方面的生物脱硫设备包括向其中引入通过有机废物的厌氧发酵产生的生物气的反应塔，设置于所述反应塔中并具有附着微生物的载体的载体填充层，将空气混入所述反应塔下部的空气供给装置，及在所述反应塔上部喷洒水的喷洒机件，其中在两个或多个层级中设置所述载体填充层。

引起填充层堵塞的增殖的微生物和形成的硫组分的量与除去的硫化氢的量成正比，因此所述引起填充层堵塞的增殖的微生物和形成的硫组分的量在生物气流入侧的填充层的下部(此处生物气的硫化氢浓度高)，或在填充层中生物气的流速高的位点增大。一旦这个位点被堵塞，则和它相邻的位点承受的生物气流速增大，从而被堵塞。即，当填充层是连续层时，堵塞从一个位点到另一位点连续扩散。因此，将填充层分成多个填充层，以提供具有多个填充层的设备，从而使填充层之间的空间作为气体缓冲层，藉此减轻生物气的流速不均衡。从而防止了填充层中的堵塞且所述设备除去硫化氢的能力稳定。

在本发明的第一方面中，在下层级侧的载体填充层中的载体的直径优选大于在上层级侧的载体填充层中的载体的直径。通过按照这种方式增大下层级侧的载体填充层中的间隙，可以延迟堵塞前的时间。因此通过减小清洗频率，附着于下层级侧的载体填充层的微生物的量可以增大，以提高处理效率。

在本发明的第一方面中，优选在每个载体填充层中设置用于清洗的空气管，从而构造所述设备，使得载体填充层可以彼此分开清洗。由此，固体容易积聚的下部，或上部可以单独清洗。因此，可防止反应塔被堵塞，且被堵塞的载体填充层可以单独清洗，从而防止因清洗后微生物的不足引起的处理性能劣化。

在本发明的第一方面中，在每个载体填充层中或每预定数量的载体填充层中设置喷洒机件。即，如果喷洒机件仅设置于反应塔上部，则可能出现这样的情况：当喷洒机件的流速增大时，防止固体在下层级侧的载体填充层中的积聚，附着于上层级侧的载体填充层表面的微生物可以流动。因此，引起反应塔中微生物的量的减少，且反应塔的生物脱硫性能可能受损。然而，当如上构造的喷洒机件和上层级侧的喷洒机件单独设置时，可通过清洗除去在下层级侧的载体填充层中积聚的固体。所述喷洒机件可设置于每预定数量的载体填充层中；例如，当设置2个载体填充层时，喷洒机件可设置于上下载体填充层之间，或当设置6个载体填充层时，可以例如每两个载体填充层设置喷洒机件。然而，喷洒机件的设置不局限于这些实例。

在本发明的第一方面中，除最上层级侧中的喷洒机件外的喷洒机件(例如，喷嘴)优选朝上。当除上层级侧喷洒机件外的喷洒机件设置于例如上下载体填充层之间并朝上时，所述喷洒机件将把水直接喷在上层级侧的载体填充层上。因此，该载体填充层的支持板总可以被清洗以防止硫组分附着于所述支持板，从而防止载体填充层堵塞。

在本发明的第一方面中，从中间喷洒机件喷洒的水的量优选大于从上喷洒机件喷洒的水量。如上所述，填充层中的堵塞更易发生在靠近生物气流入侧的部分。因此，通过增大从靠近生物气流入侧的喷洒机件喷洒的水的量，可防止填充层中的堵塞，同时不会不必要地除去微生物，因此防止生物脱硫设备除去硫化氢的能力的劣化。

在本发明的第一方面中，还在多个载体填充层的中间部分设有引入空气的中间空气供给装置。通过这个结构，可向附着于下层级侧的载体填充层表面的微生物供氧，即使当流入的生物气中含有的硫化氢的浓度波动或当附着于上层级侧的载体填充层的微生物的量增大时也如此。因此，可以保持微生物的活性，且即使在流入的生物气中的硫化氢的浓度波动，也可以稳定处理效率。

根据本发明的第一方面，可以防止载体填充层中的堵塞，同时可以保持附着于载体的微生物，从而能够稳定处理。

本发明的第二方面的生物脱硫设备包括上部设有能够打开和关闭的盖子或阀门的反应塔，分别竖直地设置于所述反应塔内且由载体和用于支持所述载体的支持板组成的上层级填充层和下层级填充层，分别设置于所述上层级填充层和下层级填充层的下侧的上层级通气单元和下层级通气单元，及与反应塔下部连接且其中插有排水阀的已处理水管，其中所述盖子或阀门打开，所述排水阀关闭，所述上层级填充层充满超过上层级填充层的水，且在此状态下通过向所述上层级通气单元供应空气来用通气清洗，此后，所述上层级通气单元停止，所述排水阀打开，使水位低于所述上层级填充层且高于所述下层级填充层，在此状态下，通过向所述下层级通气单元供应空气而用通气清洗所述下层级填充层。

本发明的第三方面的生物脱硫设备包括上部设有能够打开和关闭的盖子或阀门的反应塔，分别竖直地设置于所述反应塔内且由载体和用于支持所述载体的支持板组成的上层级填充层和下层级填充层，分别设置于所述上层级填充层和下层级填充层的下侧的上层级通气单元和下层级通气单元，及与反应塔下部连接且其中插有排水阀的已处理水管，其中所述盖子或阀门打开，所述排水阀关闭，所述上层级填充层或下层级填充层的支持板充满且浸在超过所述上层级填充层或下层级填充层的支持板的水中，并通过向所述上层级通气单元或下层级通气单元供应空气而用通气清洗所述上层级填充层或下层级填充层的支持板。

本发明的第四方面的生物脱硫设备包括反应塔，竖直设置于所述反应塔内的上层级填充层和下层级填充层，设置于反应塔上部的水喷嘴，从所述上层级填充层的上部喷洒底部积聚的水的一部分的循环单元，所述底部积聚的水通过所述上层级填充层和下层级填充层滴至反应塔底部并积聚于底部，及与反应塔下部连接且其中插有排水阀的已处理水管，其中当所述上层级填充层中的微生物被过度清洗除去时，所述上层级填充层中的微生物的量通过同时使用所述循环单元循环底部积聚的水并用喷嘴喷水而复原。

本发明的第五方面的生物脱硫设备包括上部设有能够打开和关闭的盖子或阀门的反应塔，竖直地设置于所述反应塔内且由载体和用于支持所述载体的支持板组成的上层级填充层和下层级填充层，分别设置于所述上层级填充层和下层级填充层的下侧的具有高压清洗喷嘴的高压清洗单元，及与反应塔下部连接且其中插有排水阀的已处理水管，其中所述上层级填充层和下层级填充层通过向所述高压清洗单元的高压清洗喷嘴供应水而清洗。

本发明的第二方面中的设备的构成优选包括：清洗所述上层级填充层和下层级填充层的构件，和清洗所述下层级填充层的构件，其中所述盖子或阀门打开，所述排水阀关闭，所述下层级填充层充满超过下层级填充层的水，且在此状态下通过向所述下层级通气单元供应空气而用通气清洗，其中清洗所述下层级填充层的频率比清洗所述上层级填充层的频率的间隔短。

采用这种结构的原因如下：即，通过脱硫反应将硫化氢转变为硫酸或硫组分。硫酸连同排出水一起排出，但硫组分附着于载体并引起上层级填充层和下层级填充层中的堵塞。然而，从以前的研究结果已知，下层级填充层中形成的硫组分的量较大，因此当清洗下层级填充层的频率比清洗上层级填充层的频率高时，可防止上层级填充层中的微生物的不必要的释放并可防止下层级填充层的堵塞。因此，生物脱硫设备除去硫化氢的能力可长时间稳定。

本发明的第二方面中的设备的构成优选使得：所述上层级通气单元和下层级通气单元分别设有通气管，所述通气管中形成多个排气开口，且所述通气管沿着每个用于支持上层级填充层和下层级填充层的支持板的角形件(angle)排列，且所述通气管的排气开口设置为朝向所述角形件的反向侧(the opposition side of the angle)。通过这种结构，减少水和气体流路被通气管堵塞。通过形成在下侧具有排气开口的通气管，可防止从上层级填充层(或下层级填充层)掉落的载体附着物进入排气开口，从而可以防止通气管的堵塞并可稳定保持清洗效果。因此，生物脱硫设备除去硫化氢的能力可以长时间稳定。

本发明第二到第四任意一方面的设备构造优选使得，在用水填充反应塔时的水位根据所述反应塔的外表面的温度判断。即，在反应塔中，用水填充的反应塔的外表面的温度接近于水的温度，而未用水填充的反应塔的外表面的温度接近于室温，因此两者之间的边界可认为是水位。由此，根据上述结构，可容易地判断反应塔中的水位以促进清洗操作。

根据本发明的第二到第五方面，具有两层级填充层的生物脱硫设备可以促进填充层的清洗，以改进清洗效果。

本发明的第六方面中的生物脱硫设备是在流动系统中的生物脱硫设备，其中使硫氧化细菌附着于设置于反应塔中的载体填充层中的载体，以将生物气中的硫化氢氧化成硫组分或硫酸根离子，其中，当所述载体填充层随着时间被微生物的粘附和硫组分堵塞时，有效地清洗所述载体的时间根据下列(a)到(f)的任意一项判断：

(a)在设备启动时使用的循环罐的水位，

(b)供给硫氧化细菌的空气的量的减少，

(c)在所述载体填充层前后之间的压差，

(d)贮气罐(gas holder)的上升速度的降低，

(e)从所述反应塔排出已处理的水的已处理水管振动噪声的增大，和(f)在设置于所述已处理水管中某处的水封部分(water seal portion)中设置的空气溢流阀(air-bleeding valve)的溢出。根据本发明的第六方面，清洗载体填充层的时间可通过判断下列因素适当地确定：循环罐中的水位，供给引入反应塔中的硫氧化细菌的空气的量的减少，在反应塔中的载体填充层前后之间的压差，设置于与反应塔相连的生物气流管某处的贮气罐的上升速率的降低，与反应塔连接的已处理水管的振动噪声，或从设置于所述已处理水管中的防虹吸阀的溢出。

现在，参考附图详细描述根据本发明实施方案的用于生物气的生物脱硫设备的具体实施例。本发明实施方案不局限于下列描述。

实施例1

对于实施例1中用于生物气的生物脱硫设备，参考图1。图中的数字1是反应塔(生物反应罐)，通过厌氧发酵有机废物产生的生物气引入所述反应塔中。分别设有附着微生物的载体的上层级填充层2a和下层级填充层2b竖直地设置于所述反应塔1中。构成所述下层级填充层2b的载体的直径设置为大于构成上层级填充层2a的载体的直径。在反应塔1中，用于供给空气的空气供给管(空气供给装置)3、用于向所述反应塔1供给生物气的生物气供给管4、和用于排出供给反应塔1的水的排水管5分别设置于反应塔1中下层级填充层2b下。在反应塔1中，清洗空气管6a和6b分别设置于所述上层级填充层2a和下层级填充层2b下。用于向反应塔1中的微生物供水的喷洒机件(喷嘴)7设置于反应塔1上部。附图中的数字8指生物脱硫后的已处理气体的排出管(已处理气体管)。

在这样构成的生物脱硫设备中，从反应塔1下部供给的生物气中含有的硫化氢气体被附着于填充在反应塔1中的上层级填充层2a和下层级填充层2b的微生物氧化处理。即，所述两层级，即，所述上层级填充层(载体填充层)2a和下层级填充层(载体填充层)2b设置于反应塔1中，并分别设有清洗空气管6a和6b，以便可以清洗它们中的每一个，由此可以仅清洗固体容易积聚的下部，或仅清洗上部。因此，可防止反应塔1中的载体填充层2a和2b堵塞。这里，当同时清洗未堵塞的载体填充层时，附着于载体的微生物被剥离，导致清洗后微生物不足。如果仅清洗被堵塞的载体填充层，则可以防止因这种不足引起的处理性能的劣化。

可使固体严重积聚的下层级填充层2b中的载体大于上层级填充层2a中的载体，以延迟下层级填充层2b堵塞前的时间。从而，通过降低清洗频率，可以增加附着于下层级填充层2b的微生物的量并可以提高处理效率。

在实施例1中，可在堵塞的载体填充层的清洗中保持附着的微生物，由此能够稳定处理。

实施例2

对于实施例2中用于生物气的生物脱硫设备，参考图2。和图1中相同的元件指定同样的标记数字，以省略对它们的描述，这里仅描述主要部分。

附图中的数字11是在反应塔1中朝上设置的中间喷洒机件(喷嘴)，在上层级填充层2a和下层级填充层2b之间。

在图2用于生物气的生物脱硫设备中，不仅可以从设置于反应塔1上部的喷洒机件7，也可以从中间喷洒机件11供水。如实施例1所述，来自反应塔1下部的生物气供给管4的生物气中含有的硫化氢气体被附着于上层级填充层2a和下层级填充层2b的表面的微生物氧化，从而以硫组分沉淀。随着喷洒的水落下，在上层级填充层2a的表面上形成的硫组分落入下层级填充层2b。

在下层级填充层2b的表面形成的硫组分和从上层级填充层2a落下的硫组分都积聚在下层级填充层2b中，因此在下层级填充层2b中积聚的固体的量增大。在这种情况下，当增大喷洒机件7的流速以防止固体积聚在下层级填充层2b中时，附着于上层级填充层2b的表面的微生物也流走，由此引起反应塔中的微生物的量减少，所以设备的生物脱硫性能可能劣化。

然而，在实施例2中，另外从设置于上层级填充层2a和下层级填充层2b之间的中间喷洒机件11引入喷洒水，从而能够更多地清洗并除去在下层级填充层2b中积聚的固体。此时，可以预料附着于下层级填充层2b的表面的微生物也流走，但通过用上层级填充层2a落下的微生物补充可以防止性能骤降。

中间喷洒机件11设置为朝上，从而直接用水喷淋上层级填充层2a以清洗上层级填充层2a的支持板，并同时防止上层级填充层2a堵塞。

根据实施例2，如上所述，通过喷洒可以防止上层级填充层2a的堵塞，同时可以保持附着的微生物，由此实现稳定处理。

实施例3

对于实施例3中用于生物气的生物脱硫设备，参考图3。与图1和2中相同的元件指定相同的标记数字，以省略对它们的描述，这里仅描述主要部分。

附图中的数字12是用于供给空气的中间空气供给管(空心空气供给装置)，设置于上层级填充层2a和下层级填充层2b之间。

在图3用于生物气的生物脱硫设备中，不仅可以从设置于反应塔1下部的空气供给管3，也可以从所述中间空气供给管12供给空气。附着于上层级填充层2a和下层级填充层2b中的载体表面的微生物需要氧气生长，因为它们是硫杆菌(Thiobacillus)属的需氧、硫氧化细菌。当空气供给管3仅存在于和生物气流入部分相同的位点，且生物气中的硫化氢的浓度波动，或当在气体流入的上游侧附着于下层级填充层2b中的载体表面的微生物的量增大过多时，通过所述空气供给管3供给的氧可能被微生物耗尽，使得不可能提供在下游侧附着于上层级填充层2a中的载体表面的微生物的生长所需的氧。

然而，通过分隔的层(即上层级填充层2a和下层级填充层2b)之间的中间空气供给管12提供空气，由此可以提供氧气给在下游侧附着于上层级填充层2a中的载体表面的微生物，即使当流入的生物气中含有的硫化氢的浓度波动或当附着于下层级填充层2b中的载体表面的微生物的量增大时也如此。因此，可以保持微生物的活性，即使流入的生物气中的硫化氢的浓度波动，也可以稳定处理效率。

在上述实施例1到3中，清洗空气通过例如两个清洗空气管引入反应塔中，但这不是限制性的；可选地，所述两个清洗空气管可以和支管连接以同时将清洗空气从所述管引入反应塔中。

实施例4

参考图4。附图中的数字21是上部具有能够打开和关闭的盖子22的生物脱硫塔(反应塔)。上层级填充层23和下层级填充层24分别竖直地设置于反应塔21中。上层级填充层23由上层级载体25a和用于支持所述上层级载体25a的支持板26构成。下层级填充层24由下层级载体25b和用于支持所述下层级载体25b的支持板26构成。

上层级通气单元27和下层级通气单元28分别设置于上层级填充层23和下层级填充层24下。喷嘴29在反应塔21中设置于上层级填充层23上，水通过泵30从所述喷嘴29喷出。其中插有排水阀31的已处理水管32和反应塔21下部连接。上层级通气单元27和下层级通气单元28通过吹风机33由阀门34a、34b和34c供给空气。

为了将生物气引入反应塔21，其中插有阀门34e的生物气引入管40和反应塔21的底部连接。其中插有阀门34f的管38和生物气引入管40的某处连接。生物气中的硫化氢氧化分解所需的空气通过压缩机39送至生物气引入管40。为了排出反应塔21中的已处理气体，其中插有阀门34d的管35和反应塔21上部连接。生物气引入管40的入口侧和管35的出口侧通过其中插有旁路阀36的旁路管37连接。当清洗生物脱硫设备时，阀门34e和阀门34d关闭，阀门36打开，生物气通过旁路管37，从而绕过生物脱硫设备。

在这样构成的生物脱硫设备中，盖子22打开，排水阀31关闭，且上层级填充层23充满超过它的水，在此状态下，上层级填充层23通过向上层级通气单元27供应空气而用通气清洗。此后，上层级通气单元27停止，排水阀31打开，水位降至低于上层级填充层23且超过下层级填充层24的水平，在此状态下，下层级填充层24通过向下层级通气单元28供应空气而用通气清洗。关于水，例如利用来自污水处理设备的二级出水。

更具体地，排水阀31关闭，且通过泵30，将水喷射至反应塔21，从而用水填充反应塔21的内部。通过用设置于上层级填充层23下的上层级通气单元27通气，上层级填充层23中的载体因起泡的浮力而活动，以释放载体的附着物。此时，通过通气供给的空气从反应塔21的开口排出，所以反应塔21的内压力不会增大。

当清洗上层级填充层23时，从载体释放的附着物积聚在下层级填充层24中，由此清洗上层级填充层23之后，清洗下层级填充层24，从而提高清洗效果。此外，利用阀门的打开和关闭，可以更轻松地减少清洗操作所需的时间。

根据实施例4的生物脱硫设备，可以容易地清洗生物脱硫设备中的上层级填充层23和下层级填充层24，同时可以增强清洗效果。

尽管实施例4不涉及上层级填充层23和下层级填充层24的清洗频率，通过在例如下述条件下清洗可以获得新的效果。即，在图4中的生物脱硫设备中，盖子22打开，排水阀31关闭，下层级填充层24通过喷嘴29充满超过它自身的水，在此状态下，仅下层级填充层24通过用下层级通气单元28通气清洗，其中清洗下层级填充层24的间隔比清洗上层级填充层23的间隔短。这样，生物脱硫设备除去硫化氢的能力可长时间稳定。

可以获得这种效果的理由如下：即，硫化氢通过脱硫反应变成硫酸或硫组分。硫酸随着排出水排出，而硫组分附着于载体并引起上层级填充层23和下层级填充层24的堵塞。因为从以前的研究结果已知在下层级填充层24中形成的硫组分的量较大，当清洗下层级填充层24的频率比清洗上层级填充层23更高时，可防止上层级填充层23中的微生物的不必要的释放，并可以防止下层级填充层24的堵塞。

为了稳定生物脱硫设备除去硫化氢的能力，根据发明人的实验，优选每10天或每一周清洗一次下层级填充层24，而每月清洗一次上层级填充层23。认为这样的清洗频率是合适的，因为考虑到附着于下层级填充层24的硫组分的量是附着于上层级填充层23的量的4到5倍的事实，上述频率和形成的硫组分的量一致。在清洗中供给空气通气的时间超过1分钟是过量的，且当时间是1.5分钟时，所述设备除去硫化氢的能力降低。30秒的时间对于清洗是足够的。即，认为载体的轻微、自由活动对于从填充层释放硫组分是足够的。当然，清洗下层级填充层24和上层级填充层23的条件不局限于上述频率和时间。

实施例5

参考图5A、图5B和图5C。图5A是在生物脱硫设备的一个结构中上层级填充层的支持板的平面示意图。图5B是显示设置于上层级填充层下的上层级通气单元的一个结构中管和阀门或吹风机之间的关系的平面示意图。图5C是图5B中的通气管的放大的部分背侧视图。和图4中相同的元件指定同样的标记数字，以省略对它们的描述。也省略对下层级填充层的描述，因为它的结构和上层级填充层相同。

支持板26由沿纵向和横向大致均匀排列的角形件41，和设置于所述角形件41上的冲压金属42组成。构成上层级通气单元27的多个通气管43沿着所述角形件41在支持板26的上部沿一个方向(图5A中的竖直方向)排列。所述通气管43中形成排气开口43a，以朝向所述角形件41的反向。各个其中插有阀门44的管45分别和通气管43连接。管45通过其中插有阀门46的管47和吹风机33连接。

根据上述实施例5，通气管43沿着支持板26的所述角形件41排列，从而减少水和气体流路被通气管43堵塞。通过形成在下侧具有排气开口43a的通气管43，可防止从上层级填充层23(或下层级填充层24)掉落的载体附着物进入排气开口43a，因此可以防止通气管43堵塞，并可稳定地保持清洗效果。因此，生物脱硫设备除去硫化氢的能力可以长时间稳定。

实施例6

参考图4。在实施例6中，盖子22打开，排水阀31关闭，上层级填充层23(或下层级填充层24)的支持板26充满，或浸入水中，然后上层级填充层23(或下层级填充层24)的支持板26用上层级通气单元27(或下层级通气单元28)通过通气清洗。

根据实施例6，上层级填充层23(或下层级填充层24)的支持板26可填充并浸入水中以清洗支持板26。此时，大部分载体不浸入水中，因此，没有或很少附着于载体的物质被水释放。因此，可长时间仅清洗支持板26，因此可以防止支持板26被产物堵塞，且生物脱硫设备除去硫化氢的能力可以长时间非常稳定。

实施例7参考图6。和图4相同的元件指定同样的数字，以省略对它们的描述。

附图中的数字51是循环单元。循环单元51具有下述功能：从上层级填充层23的上部喷洒底部积聚的水52的一部分，所述底部积聚的水52通过上层级填充层23和下层级填充层24滴至反应塔21的底部并积聚其中。循环单元51由下列组件构成：和反应塔21的上部和下部连接的管53，插入所述管53的阀门54，循环水罐55，循环泵56，及与管53连接的液体喷洒管57。

在这样构成的生物脱硫设备中，当上层级填充层23中的微生物被清洗过度释放时，上层级填充层23中的微生物的量通过同时使用循环单元51循环底部积聚的水52并用喷嘴29喷洒水而复原。

在图6中的生物脱硫设备中，从上层级填充层23释放的微生物掉至下层级填充层24，由此下层级填充层24具有来自上层级填充层23的微生物。另一方面，上层级填充层23未从任何地方得到供给，因此与下层级填充层24相比，到微生物生长需要较长的时间。然而，在实施例4中，当上层级填充层23中的微生物因清洗过度释放，上层级填充层23中的微生物的量通过同时使用循环单元51循环底部积聚的水52并用喷嘴29喷洒水而复原。因此，通过循环单元51用底部积聚的水52喷洒上层级填充层23，由此可将从下层级填充层24释放的微生物供给上层级填充层23，所以上层级填充层23中的微生物的量可在短时间内增加。因此，生物脱硫设备除去硫化氢的能力可在短时间内从因微生物由于过度清洗从载体释放引起的劣化复原。

当同时使用循环单元51循环底部积聚的水52并用喷嘴29喷洒水时，希望减少喷洒的水的量。这样，可以防止通过上层级填充层23和下层级填充层24的液体的量变过量，从而防止释放的微生物的量增大，至少优选地减少被循环的底部积聚的水52的量。

实施例8

参考图7A和7B。图7A是实施例8中的生物脱硫设备的示意图，图7B是显示生物脱硫设备的反应塔中的水位的塔高和塔的外表面的温度之间的关系的特征曲线。和图4相同的元件指定同样的数字，以省略对它们的描述。

实施例8中的生物脱硫设备的特征在于，用水58填充反应塔21时的水位根据反应塔21的外表面的温度判断。尽管测量温度时可以使用温度计，但使用红外热成象法等可以更容易地判断水位。在这种结构的设备中，充满水58的反应塔21的外表面的温度接近水温，而未充满水的反应塔21的外表面的温度接近室温(参见图7B)。因此，两者之间的边界可认为是水位。根据实施例8，由此可以容易地判断反应塔21中的水位以便于清洗操作。

实施例9

参考图8。和图4相同的元件指定同样的标记数字，以省略对它们的描述。

附图中的数字59是高压清洗单元的高压清洗喷嘴，且所述喷嘴分别设置于上层级填充层23和下层级填充层24下。在图8中的生物脱硫设备中，向高压清洗单元的高压清洗喷嘴59供给水，从而清洗上层级填充层23和下层级填充层24。

根据实施例9，通过从支持板26的下侧喷射加压的水可以释放附着于上层级填充层23和下层级填充层24的支持板26的物质。通过用水压移动载体，可促进附着物从载体释放。因此，不需要用水填充反应塔21即可在短时间内清洗支持板26，且可以减少生物脱硫设备用于清洗的时间。根据实施例9，可在短时间内清洗生物脱硫设备中的上层级填充层23和下层级填充层24，且生物脱硫设备除去硫化氢的能力可长时间高度稳定。

在上面的实施例4到9中，反应塔上部设置能够打开和关闭的盖子，但这不是限制性的；例如，反应塔上部可以设置阀门。

实施例10

参考图9详细描述实施例10中的本发明生物脱硫设备。附图中的数字51表示反应塔，所述反应塔中设置载体填充层52。喷嘴53设置于反应塔52的上部。其中插入流量计54的供水管55和喷嘴53连接。水从供水管55通过喷嘴53供给微生物。供水的流速用流量计54控制。

其中插有pH计56并具有水封部分57的已处理水管58和反应塔51下部连接。已处理的水通过水封部分57从已处理水管58排出。排出水的pH用pH计56控制。用于将生物气(未处理)供给反应塔的生物气流入管59和反应塔51下部连接。其中插有气流计60并和吹风机61连接的空气引入管62在同一点和生物气流入管59连接。从吹风机61送出的用于微生物生长的和空气混合的生物气引入反应塔51。空气流通过气流计60控制。

用于排空处理后的生物气的生物气流管63和反应塔51的上部连接。生物气流管63中插有温度计64。从生物气流入管59流到反应塔51的生物气接触并通过载体填充层52向上流，然后在没有硫化氢的状态下通过生物气流管63，然后传送至有效利用已处理气体的设备。用温度计64控制适合微生物的温度。

循环罐67通过其中插有阀门65的连通管66和反应塔51下部连接。用于测量循环罐67中的水位的水位指示器68设置于循环罐67中。循环罐67和供水管55通过其中插有循环泵69的管70连接。反应塔51、循环罐67和循环泵69用连通管66、管70和供水管55设置成循环状态。在设备启动时用循环罐67固定微生物，设备启动时的排出水通过循环泵69喷洒在反应塔51中。

在这样构成的生物脱硫设备中，在设备启动时使用循环罐67、循环泵68和阀门65。即，在设备启动时，在通过设置于循环罐67中的水位指示器68指示的H-L水位，进行循环泵69的操作，但在稳定操作期间，循环泵69停止，并进行倒水操作(流动操作)。当反应塔51中的载体填充层52堵塞时，在进口侧的生物气的压力增大。如果放置无人注意，则已处理水管58振动，最终水封部分57破裂，且未处理的生物气流出。

在本发明中，即使在稳定操作期间阀门65也打开，且当压力因常压(约200到300mmAq)下的堵塞而增大时，采用在水封部分57的高度前的压力下的水位(约500mmAq)作为HH，并作为清洗时间的信号指示或指示于控制面板上。

根据实施例10，用于测量循环罐的水位的水位指示器68设置于循环罐67中，其中反应塔51、循环罐67和循环泵69之间通过连通管65、管70和供水管55设置成循环状态，且当载体填充层52随着时间被微生物的粘附和硫组分堵塞时，有效清洗载体的时间作为清洗时间的信号指示或指示在控制面板上，由此可根据设备启动时使用的循环罐67的水位判断。

为了在实施例1中通过检测循环罐67中的水位来确定合适的清洗载体的时间，可如上所述使用原来设置的循环罐67和水位指示器68，以容易并精确地确定清洗时间。因此，该方法是非常温和和精确的检测方法，其中反应塔51的内气压的增大转变成循环罐67的水位变化，所以该方法可说成是非常适合环境设备(比如本装置(facility))的监测方法。

实施例11参考图10详细描述实施例11中的本发明生物脱硫设备的载体的清洗方法。和图9相同的元件指定同样的标记数字，以省略对它们的描述，这里仅描述主要部分。

实施例11中的设备的特征在于，当载体填充层52随着时间被微生物的粘附和硫组分堵塞时，有效地清洗载体的时间可根据供给硫氧化细菌的空气的量的减少来判断。

在图10中，吹风机61的空气流低于生物气的空气流，因此所述气流通过增大在进口侧生物气的压力而减少。利用这个现象，气流计60的流速达到额定流的80％时的时间作为清洗时间的信号指示在控制面板上。

利用根据实施例11的通过增大在进口侧生物气的压力而减少空气流的现象，当气流计60的流速达到额定流的80％时的时间作为清洗时间的信号指示在控制面板上，从而可以适当地判断有效地清洗载体的时间。

实施例12

参考图11详细描述实施例12中的本发明生物脱硫设备。和图9中相同的元件指定同样的标记数字，以省略对它们的描述，这里仅描述主要部分。

实施例12中的设备的特征在于，当载体填充层52随着时间被微生物的粘附和硫组分堵塞时，有效地清洗载体的时间可根据载体填充层前后之间的压力差来判断。附图中的数字71是用于检测载体填充层52前后之间的压差的压差计。具体地，当用压差计71检测约为200mmAq时，载体填充层52前后之间的压差作为清洗时间的信号指示于控制面板上。

根据实施例12，载体填充层52前后之间的压差用压差计71检测，基于所述压差计的清洗时间的信号指示于控制面板上，从而可以适当地判断有效地清洗载体的时间。

实施例13

参考图12详细描述实施例13中的本发明生物脱硫设备。和图9中相同的元件指定同样的标记数字，以省略对它们的描述，这里仅描述主要部分。

实施例13中的设备的特征在于，当载体填充层52随着时间被微生物的粘附和硫组分堵塞时，有效地清洗载体的时间可根据贮气罐的上升速率的减小判断。附图中的数字72指设置于生物气流管63中的某点的贮气罐，数字73指气体锅炉。当载体填充层52被堵塞，处理后的生物气的量减少，由此贮气罐72的上升速率减小。在实施例4中，该现象通过使用气体锅炉的操作数据的计算而检测，以清洗载体填充层52。

根据实施例13，有效地清洗载体的时间可按此方式通过设置于生物气流管63某处的贮气罐72适当地判断。

实施例14

参考图13详细描述实施例14中的本发明生物脱硫设备。和图9中相同的元件指定同样的标记数字，以省略对它们的描述，这里仅描述主要部分。

实施例14中的设备的特征在于，当载体填充层52随着时间被微生物的粘附和硫组分堵塞时，有效地清洗载体的时间可根据用于从反应塔51排出已处理的水的已处理水管58的振动噪声的增大来判断。附图中的数字74指设置于已处理水管58某处的振动计。即，当载体填充层52随着时间被微生物的粘附和硫组分堵塞时，在进口侧生物气的压力增大，引起已处理水管58的振动。在实施例14中，该振动噪声用振动计74检测，从而判断有效地清洗载体的时间。

根据实施例14，有效地清洗载体的时间可以按此方式通过设置于已处理水管58某处的振动计74适当地判断。

实施例15

参考图14详细描述实施例15中的本发明生物脱硫设备。和图9中相同的元件指定同样的数字，以省略对它们的描述，这里仅描述主要部分。

附图中的数字75指设置于已处理水管58某处的空气溢流阀(已处理水管防虹吸阀)。即，当载体填充层52随着时间被微生物的粘附和硫组分堵塞时，在进口侧生物气的压力增大，以将反应塔51中的已处理的水推入已处理水管58中。在实施例15中，已处理的水被推入具有空气溢流阀75的已处理水管58，且在视觉上观察溢出的已处理的水作为清洗载体填充层52的信号。通常，反应塔51中的已处理的水的水位保持在水封部分57的最高水位。

根据实施例15，有效地清洗载体的时间可以按此方式通过设置于已处理水管58某处的空气溢流阀75适当地判断。

Claims (11)

1.生物脱硫设备，其包含

向其中引入通过有机废物的厌氧发酵产生的生物气的反应塔，

设置于所述反应塔中并设有附着微生物的载体的多个载体填充层，

将用于氧化生物气中含有的硫化氢气体的空气混入所述反应塔下部的空气供给装置，

在所述反应塔上部喷洒水的喷洒机件，及

在每个载体填充层中设置用于清洗的空气管，从而使载体填充层彼此单独清洗。

2.权利要求1的生物脱硫设备，其中在每个载体填充层或在每预定数量的载体填充层中设置喷洒机件，并且除最上层级中的喷洒机件外的喷洒机件朝上。

3.权利要求1的生物脱硫设备，其中在多个载体填充层中间部分还设有引入空气的中间空气供给装置。

4.生物脱硫设备，其包括上部设有能够打开和关闭的盖子或阀门的反应塔，分别竖直地设置于所述反应塔内且由载体和用于支持所述载体的支持板组成的上层级填充层和下层级填充层，分别设置于所述上层级填充层和下层级填充层的下侧的上层级通气单元和下层级通气单元，及与反应塔下部连接且其中插有排水阀的已处理水管，

其中所述盖子或阀门打开，所述排水阀关闭，所述上层级填充层充满超过上层级填充层的水，且在此状态下通过向所述上层级通气单元供应空气而用通气清洗，之后，所述上层级通气单元停止，所述排水阀打开，使水位低于所述上层级填充层并高于所述下层级填充层，在此状态下，通过向所述下层级通气单元供应空气而用通气清洗所述下层级填充层。

5.权利要求4的生物脱硫设备，其包括：

用于清洗所述上层级填充层和下层级填充层的构件，和

用于清洗所述下层级填充层的构件，其中所述盖子或阀门打开，所述排水阀关闭，所述下层级填充层充满超过下层级填充层的水，且在此状态下通过向所述下层级通气单元供应空气而用通气清洗，

其中清洗所述下层级填充层的频率的间隔比清洗所述上层级填充层的频率的间隔短。

6.权利要求4或5的生物脱硫设备，其中所述上层级通气单元和下层级通气单元分别设有通气管，所述通气管中形成多个排气开口，且所述通气管沿着每个用于支持所述上层级填充层和下层级填充层的支持板的角形件排列，且形成所述通气管的排气开口，使排气开口朝向所述角形件的反向侧。

7.生物脱硫设备，其包括上部设有能够打开和关闭的盖子或阀门的反应塔，分别竖直地设置于所述反应塔内且由载体和用于支持所述载体的支持板组成的上层级填充层和下层级填充层，分别设置于所述上层级填充层和下层级填充层的下侧的上层级通气单元和下层级通气单元，及与反应塔下部连接且其中插有排水阀的已处理水管，

其中所述盖子或阀门打开，所述排水阀关闭，所述上层级填充层或下层级填充层的支持板充满且浸在超过所述上层级填充层或下层级填充层的支持板的水中，并通过向所述上层级通气单元或下层级通气单元供应空气来用通气清洗所述上层级填充层或下层级填充层的支持板。

8.生物脱硫设备，其包括反应塔，竖直设置于所述反应塔内的上层级填充层和下层级填充层，设置于反应塔上部的水喷嘴，从所述上层级填充层的上部喷洒底部积聚的水的一部分的循环单元，及与反应塔下部连接且其中插有排水阀的已处理水管，所述底部积聚的水通过所述上层级填充层和下层级填充层滴至反应塔底部并积聚于底部，

其中当所述上层级填充层中的微生物被清洗过度除去时，所述上层级填充层中的微生物的量通过同时使用所述循环单元循环底部积聚的水并用所述喷嘴喷洒水而复原。

9.权利要求4到8任意一项的生物脱硫设备，其中在用水填充反应塔时的水位根据所述反应塔的外表面的温度判断。

10.生物脱硫设备，其包括上部设有能够打开和关闭的盖子或阀门的反应塔，竖直地设置于所述反应塔内且由载体和用于支持所述载体的支持板组成的上层级填充层和下层级填充层，分别设置于所述上层级填充层和下层级填充层的下侧的具有高压清洗喷嘴的高压清洗单元，及与反应塔下部连接且其中插有排水阀的已处理水管，

其中所述上层级填充层和下层级填充层通过向所述高压清洗单元的高压清洗喷嘴供应水来清洗。

11.流动系统中的生物脱硫设备，其中使硫氧化细菌附着于设置于反应塔中的载体填充层中的载体，以将生物气中的硫化氢氧化成硫组分或硫酸根离子，其中：

当所述载体填充层随着时间被微生物的粘附和硫组分堵塞时，有效地清洗所述载体的时间根据下列(a)到(f)的任意一项判断：

(a)在设备启动时使用的循环罐的水位，

(b)供给所述硫氧化细菌的空气的量的减少，

(c)在所述载体填充层前后之间的压差，

(d)贮气罐的上升速度的降低，

(e)用于从所述反应塔排出已处理的水的已处理水管的振动噪声的增大，和

(f)在设置于所述已处理水管中某处的水封部分中设置的空气溢流阀的溢出。

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