CN105112112B - 一种污泥厌氧消化产沼气脱硫反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥厌氧消化产沼气脱硫反应器，其特征在于所述污泥厌氧消化产沼气脱硫反应器包括若干块承托布气板，承托布气板上设置除硫填料，所述承托布气板包括间隔布置一级承托布气板和二级承托布气板，所述两级布气板的布气孔相错位。本发明脱硫反应器采用两级空气导流，通过改变进气流向，延长接触时间，降低了进气强度，同时使沼气气流均匀分散于反应器筒体的整个断面。本发明利用两级布气设计优化了气流通道，利用内外圈布气孔设计增加了过流断面。本发明既能用于新建污泥厌氧消化产沼气脱硫塔的安装，又能用于相似干法脱硫塔的改造优化，实现了有效接触、有效布气、有效混合。

Description

一种污泥厌氧消化产沼气脱硫反应器

技术领域

本发明涉及污水处理厂污泥处理工艺附属配件，公开了一种高效脱硫并具有均匀布气功能的污泥厌氧消化产沼气脱硫反应器。

背景技术

针对城镇污水处理厂产生的高有机质污泥的处理处置，厌氧消化作为一种低能耗、资源化的污泥稳定化处理技术，不但处理过程能耗较低，而且还能回收沼气能源，国内外均积极鼓励应用。厌氧消化产生的沼气中主要含CH₄和CO₂，还有少量的H₂S、H₂O和NH₃。通过净化提纯技术脱除沼气中的杂质气体，得到高纯度的甲烷气体，使中品位的“沼气”转变为高品位的“生物天然气”，可广泛作为运输燃料、民用燃料或基本化工原料使用，有效提升沼气的利用价值。沼气含有一定量的硫化氢，有时也含极少量的有机硫，硫化氢是剧毒的有害物质；空气中含0.1%的硫化氢数秒内可使人致命；它对输气管、仪器仪表、燃烧设备有很强腐蚀作用，其燃烧产物二氧化硫也是一种腐蚀性很强的气体，同时进入大气能产生“酸雨”。为保证人体健康和保护大气环境，延长燃气设备等的使用寿命，必须进行脱硫。

沼气脱硫方法较实用和经典的主要是干法常温氧化铁(Fe2O3)法，但其主要缺点有脱硫剂成本高、布气不均、再生困难以及造成二次污染等。

发明内容

本发明针对传统干法脱硫反应器的脱硫效率低、布气不均匀、适用性不高的缺点，提供了一种高效脱硫、均匀布气、适用性强的污泥厌氧消化产沼气脱硫反应器。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种污泥厌氧消化产沼气脱硫反应器，其特征在于所述污泥厌氧消化产沼气脱硫反应器包括若干块承托布气板，承托布气板上设置除硫填料，所述承托布气板包括间隔布置的一级承托布气板和二级承托布气板，一级承托布气板的布气孔共有内外两圈，外圈布气孔8个，直径为反应器直径的0.20-0.25倍；内圈布气孔4个，直径为反应器直径的0.15-0.20倍；二级承托布气板的布气孔共有内外两圈，外圈布气孔8个，直径为反应器直径的0.20-0.25倍；内圈布气孔1个，直径为反应器直径的0.30-0.35倍，两级承托布气板的外圈布气孔竖向错位角度为22~23°。两块相邻承托布气板间距0.10-0.20m，每块承托布气板上的除硫填料厚度0.08-0.10m。所述除硫填料与承托布气板间加设不锈钢丝网，不锈钢丝网目数为200目。所述反应器为内外双层设计，承托布气板设置在内层，外层为热水循环部分，设置温度探头。

本发明的脱硫反应器采用两级空气导流，通过改变进气流向，延长接触时间，降低了进气强度，同时使沼气气流均匀分散于反应器筒体的整个断面。本发明利用两级布气设计优化了气流通道，利用内外圈布气孔设计增加了过流断面。本发明既能用于新建污泥厌氧消化产沼气脱硫塔的安装，又能用于相似干法脱硫塔的改造优化，实现了有效接触、有效布气、有效混合。本发明与现有技术相比有如下优点：（1）进气流速降低，接触时间延长，脱硫效果增强；（2）沼气的布气均匀性显著提高，进一步提升脱硫效果；（3）便于现有工程改造；（4）材料抗腐蚀，经久耐用；（5）在不影响有效脱硫及布气功能的前提下，采用两级多层设计，使配件使用更稳定可靠。

附图说明

图1是污泥厌氧消化产沼气脱硫反应器的整体结构剖面图。

图2是污泥厌氧消化产沼气脱硫反应器的一级承托布气板结构平面示意图。

图3是污泥厌氧消化产沼气脱硫反应器的二级承托布气板结构平面示意图。

具体实施方式

参照附图1至附图2与实施例，对本发明作进一步详细描述：

图中1进气管，2集液管，3-1一级承托布气板，3-2二级承托布气板，4.氧化铁填料，5不锈钢丝网，6固定支脚，7温度探头，8反应器顶盖，9进料孔，10水封口，11热水循环管。其中DN为反应器公称直径，H为反应器净高度，D₁为一级和二级承托布气板外圈布气孔直径，D₂为一级承托布气板内圈布气孔直径，D₃为二级承托布气板内圈布气孔直径。

实施例

污泥厌氧消化产沼气脱硫反应器，如图1和图2所示，包括1进气管，2集液管，3-1一级承托布气板，3-2二级承托布气板，4.氧化铁填料，5不锈钢丝网，6固定支脚，7温度探头，8反应器顶盖，9进料孔，10水封口，11热水循环管。脱硫反应器的承托布气板为内外圈设计，污泥厌氧消化产生的沼气首先经过进气管1流入反应器后，向上冲射，经一级承托布气板3-1后，再经二级承托布气板3-2进入填料层混合区内部进行混合和化学反应，共4层承托布气板，最后流出出气口。所述的脱硫反应器直径为DN300mm，开孔率为0.58；所述的一级承托布气板外圈布气孔直径D₁=0.23D，为DN70mm；所述的一级承托布气板内圈布气孔直径D₂=0.17D，为DN50mm；所述的二级承托布气板内圈布气孔直径D₃=0.33D，为DN100mm；所述的两级承托布气板间距d_t为0.13m；所述的氧化铁填料层厚度为0.08m。两级承托布气板均由固定支脚支撑。为了避免消反应器所受的气体冲击和积液排出，保证配件使用安全可靠，反应器底板坡度为8%，底部中心设集液管。所述反应器为双层设计，外层为热水循环部分，设置温度探头，通过温度探头控制水温在40-50℃。

污水处理厂的污泥经厌氧消化处理后产生的沼气经过脱硫反应器后，进气流速由未加承托布气板前的0.02m/s降低至0.015m/s，与氧化铁填料接触时间由8min延长至13分钟，脱硫效果由74.5%提高至88.9%，脱硫反应器内部的填料孔道基本消失，更加有利于沼气的接触脱硫反应。

理论依据

1、开孔计算

开孔率规定为孔板上布气孔的总面积与开孔区 (又称有效传质区)面积的比值，即 ：

Φ=A₀/A_a×100% （1）

式中，Φ—开孔率（%）；

A₀——孔板上筛孔的总面积（m²）；

A_a——开孔区 (又称有效传质区)面积（m²）。

开孔区即可以布置筛孔或传质元件的区域。受厌氧消化系统管路中气体的最大限制流速（3.4m/s~3.5m/s）的要求，根据反应器的通气量和接触停留时间，开孔率宜低于0.7；同时，考虑多层孔板的交错布置，有效投影面积不宜过小，开孔率宜控制在0.5以上。因此，本发明中开孔率计算范围为0.5~0.7。

2、间距计算

对于开孔率，其大小又受板上布气孔的排布形式影响。脱硫塔的布气孔排列形式有正三角形排列和等腰三角形排列。对于不同的排列形式，布气孔之间的间距d_t的计算又不同。

对于正三角形排列：

对于等腰三角形排列：

d_t=A₀/0.075n

n——筛孔数目，当开孔有多种孔径时n加权计算；

d₀——反应器内径。

本发明中孔板间距按正三角形排列计算。

Claims (4)

1.一种污泥厌氧消化产沼气脱硫反应器，其特征在于所述污泥厌氧消化产沼气脱硫反应器包括若干块承托布气板，承托布气板上设置除硫填料，所述承托布气板包括间隔布置的一级承托布气板和二级承托布气板；一级承托布气板的布气孔共有内外两圈，外圈布气孔8个，直径为反应器直径的0.20-0.25倍；内圈布气孔4个，直径为反应器直径的0.15-0.20倍；二级承托布气板的布气孔共有内外两圈，外圈布气孔8个，直径为反应器直径的0.20-0.25倍；内圈布气孔1个，直径为反应器直径的0.30-0.35倍，两级承托布气板的外圈布气孔竖向错位角度为22~23°。

2.根据权利要求1所述的污泥厌氧消化产沼气脱硫反应器，其特征在于：两块相邻承托布气板间距0.10-0.20m，每块承托布气板上的除硫填料厚度0.08-0.10m。

3.根据权利要求1所述的污泥厌氧消化产沼气脱硫反应器，其特征在于：所述除硫填料与承托布气板间加设不锈钢丝网，不锈钢丝网目数为200目。

4.根据权利要求1所述的污泥厌氧消化产沼气脱硫反应器，其特征在于：所述反应器为内外双层设计，承托布气板设置在内层，外层为热水循环部分，设置温度探头。