CN114181749A - 一种两段式沼气生物脱硫装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种两段式沼气生物脱硫装置，包括硫化氢吸收塔、排硫单元、吸收液氧化塔和排气单元，所述硫化氢吸收塔的底部的第一排出口，第一排出口通过排硫管道连接排硫单元，排硫单元通过吸收液回收管道连接吸收液氧化塔的顶部；吸收液氧化塔的底部设有第二排出口，并通过回流管道连接硫化氢吸收塔的顶部，硫化氢吸收塔的顶部设有排气单元；所述硫化氢吸收塔由上至下依次包括第一喷淋器、硫化氢吸收区和沼气进气装置，第一喷淋器连接所述回流管道的出口，用于喷洒吸收液；所述第一排出口设在沼气进气装置的下方；所述吸收液氧化塔由上至下依次包括第二喷淋器、微生物氧化区和空气进气装置，第二喷淋器连接所述吸收液回收管道的出口。
Description
技术领域
本发明属于生物脱硫技术领域，具体涉及一种两段式沼气生物脱硫装置及脱硫方法。
背景技术
沼气是一种可再生能源，在目前能源短缺的情况下日益得到重视。污水的厌氧处理过程和污泥的厌氧消化中会产生的大量沼气，然而这类沼气中都含有H2S，特别是中温或高温发酵时，H2S的存在加速了金属管道、阀门等部件的腐蚀。同时，H2S燃烧后生产的SO2，易与水蒸气结合生成亚硫酸，不仅造成大气环境的污染，还影响人类身体健康。此外，我国环保标准中要求，沼气能源使用时，其中的H2S含量不得超过20mg/m3。因此，污水处理产生的沼气需进行脱硫后才可回收使用。
然而，传统的化学脱硫法虽然脱硫效率较高，但运行成本也高，反应过程中需要大量的化学药剂和较高的能耗，且存在一定的安全隐患。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种两段式沼气生物脱硫装置，将H2S转换为硫单质进行回收，实现沼气中H2S的资源化利用，仅提高了脱硫效率，而且降低了运行费用，能耗低，废物排放少，消除了二次污染。
所述两段式沼气生物脱硫装置，包括硫化氢吸收塔、排硫单元、吸收液氧化塔和排气单元，所述硫化氢吸收塔的底部的第一排出口，第一排出口通过排硫管道连接排硫单元，排硫单元通过吸收液回收管道连接吸收液氧化塔的顶部；吸收液氧化塔的底部设有第二排出口，并通过回流管道连接硫化氢吸收塔的顶部，硫化氢吸收塔的顶部设有排气单元；
所述硫化氢吸收塔由上至下依次包括第一喷淋器、硫化氢吸收区和沼气进气装置，第一喷淋器连接所述回流管道的出口，用于喷洒吸收液；所述第一排出口设在沼气进气装置的下方；
所述吸收液氧化塔由上至下依次包括第二喷淋器、微生物氧化区和空气进气装置，第二喷淋器连接所述吸收液回收管道的出口。
可选的，所述硫化氢吸收塔为立式反应罐体，且由上至下依次包括脱硫沼气出口、第一喷淋器、硫化氢吸收区和沼气进气装置，脱硫沼气出口连接所述排气单元；第一喷淋器的进液口并联所述回流管道和吸收液储罐；所述硫化氢吸收区装填有第一填料，促进吸收液与沼气接触并反应；
所述沼气进气装置包括沼气布气管、第一沼气流量计和沼气进气管道，沼气布气管设在硫化氢吸收塔的底部，并通过沼气进气管道连接位于硫化氢吸收塔外部的第一沼气流量计，沼气进气管道的进气端连接沼气供应装置。
优选的，所述沼气布气管为在同一水平面上的螺旋形气管，螺旋形气管均匀布设在硫化氢吸收塔的底部，螺旋形气管上均匀布设若干个喷气头，所述喷气头朝向斜下方；所述螺旋形气管的区域内部设有螺旋形导气板，用于改变从喷气头斜向下喷出的沼气的流向；所述螺旋形导气板以相邻两道气管之间设有一道导气板的形式嵌套在螺旋形气管区域内。
可选的，所述螺旋形导气板的板面面向喷气头斜向上方倾斜设置，从喷气头斜向下喷出的沼气遇到螺旋形导气板的板面，流向改为斜向上方，从而进入所述硫化氢吸收区，与吸收液进行化学反应。
可选的，所述第一喷淋器的下方设有分散过滤装置，分散过滤装置包括若干个竖直设置的分散过滤杆件，分散过滤杆件均匀布设在硫化氢吸收塔的横截面上；
所述分散过滤杆件包括竖直的主杆和分板，分板沿主杆的长度方向和周向均匀分别，分板的根部可转动连接主杆，使得分板以其根部为支点可上下转动；所述分板的上表面为粗糙表面，下表面为光滑表面。
进一步可选的，所述主杆对应分板根部的位置设有限位块，分板向下转动到分板下表面抵住限位块时，不能继续向下转动，使得分板的倾斜角度暂时固定。
可选的，所述第一填料包括若干层分配过滤网，并沿硫化氢吸收区的高度方向均匀分布；所述分配过滤网包括若干个旋转轴及旋转轴两侧的网片，旋转轴的两端贯穿硫化氢吸收塔的侧壁，并连接驱动装置；相邻旋转轴的间距小于相邻的两个网片处于同一水平面时的总宽度，即相邻旋转轴的相邻的两个网片处于同一水平面时，两个网片会部分重叠。
可选的，所述排气单元包括脱硫沼气排出管道、沼气分析仪和第三沼气流量计，脱硫沼气排出管道的入口连接所述脱硫沼气出口，脱硫沼气排出管道上依次设有沼气分析仪和第三沼气流量计，分别用于在线实时分析脱硫后沼气中的H2S含量和沼气流量，保证排出的沼气质量。
可选的，所述排硫单元包括排硫器，所述排硫器的上部设有第一进口，第一进口的对侧设有第二排出口，排硫管道连接第一进口，将反应后的吸收液和含硫污泥输入排硫器，第二排出口连接所述吸收液回收管道；排硫器的上部为圆柱形，下部为圆锥形，底部设有第三排出口，含硫污泥沉淀进入底部并由第三排出口排出；反应后的吸收液处于排硫器的中上部，并由第二排出口排出。
可选的，所述吸收液氧化塔为立式反应罐体，内部涂有防腐材料；吸收液氧化塔由上至下依次包括排气口、第二喷淋器、三相分离器、微生物氧化区和空气进气装置和第二排出口，所述微生物氧化区装填有第二填料，第二填料上分布有嗜酸性氧化亚铁硫杆菌菌种；
所述空气进气装置包括空气布气管、空气流量计、空气风机和空气进气管道，空气布气管设在吸收液氧化塔的底部，并通过空气进气管道依次连接位于吸收液氧化塔外部的空气流量计和空气风机，空气进气管道的进气端连接空气供应装置。
可选的，所述回流管道上依次设有提升水泵、液体转子流量计和第一在线溶解氧检测仪，用于将吸收液氧化塔排出的再生吸收液通过回流管道以一定的流速输送至所述第一喷淋器。
可选的，所述排气口连接排气管，排气管上设有第二在线溶解氧检测仪。
本发明所述的生物脱硫装置具有以下有益效果：
1.本发明通过两段式沼气生物脱硫，分成硫化氢吸收和吸收液氧化两个阶段完成沼气脱硫，减少了传统脱硫过程中曝气阶段沼气和氧气直接接触，因氧气浓度控制不当而造成爆炸的危险，增加了系统的安全性；
2.本发明结合化学法和生物法，极大提高了沼气脱硫效率，相对传统的碱液吸收法，本发明的转化率提高了20％-30％以上；
3.本发明所采用的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌为自养型菌种，可以利用氧作为电子受体，将Fe2+氧化为Fe3+而获得生长所需能量，脱硫过程能耗低、运行费用低；
4.本发明实现吸收液的氧化循环再生，具有二次污染少的优点；本发明可将H2S氧化为硫单质，并可回用于废水处理工艺，实现了固废利用；
5.本发明提供了嗜酸性氧化亚铁硫杆菌的快速培养方法，解决了传统工艺中菌种驯化时间长、培养难度大的问题。
附图说明
图1为所述的两段式沼气生物脱硫装置的结构图；
图2为分散过滤装置的结构图；
图3为分配过滤网的结构图；
图4为沼气布气管的俯视图；
图5为沼气布气管的立体图。
附图中，1-硫化氢吸收塔，2-排硫器，3-吸收液氧化塔，4-排硫管道，5-吸收液回收管道，6-回流管道，7-第一喷淋器，8-第二喷淋器，9-第一填料，10-沼气布气管，11-第一沼气流量计，12-沼气进气管道，13-螺旋形导气板，14-喷气头，15-分散过滤装置，16-主杆，17-分板，18-限位块，19-分配过滤网，20-旋转轴，21-网片，22-脱硫沼气排出管道，23-沼气分析仪，24-第三沼气流量计，25-pH检测仪，26-pH调节池，27-三相分离器，28-微生物氧化区，29-空气布气管，30-空气流量计，31-空气风机，32-空气进气管道，33-提升水泵，34-液体转子流量计，35-排气管，36-第一在线溶解氧检测仪，37-保温夹套，38-第二沼气流量计，39-第二在线溶解氧检测仪。
具体实施方式
本实施例提供了所述的两段式沼气生物脱硫装置，如图1-图4所示，包括硫化氢吸收塔1、排硫单元、吸收液氧化塔3和排气单元，所述硫化氢吸收塔1的底部的第一排出口，第一排出口通过排硫管道4连接排硫单元，排硫单元通过吸收液回收管道5连接吸收液氧化塔3的顶部；吸收液氧化塔3的底部设有第二排出口，并通过回流管道6连接硫化氢吸收塔1的顶部，硫化氢吸收塔1的顶部设有排气单元；
所述硫化氢吸收塔1由上至下依次包括第一喷淋器7、硫化氢吸收区和沼气进气装置，第一喷淋器7连接所述回流管道6的出口，用于喷洒吸收液；所述第一排出口设在沼气进气装置的下方；
所述吸收液氧化塔3由上至下依次包括第二喷淋器8、微生物氧化区28和空气进气装置，第二喷淋器8连接所述吸收液回收管道5的出口。
可选的，所述硫化氢吸收塔1为立式反应罐体，且由上至下依次包括脱硫沼气出口、第一喷淋器7、硫化氢吸收区和沼气进气装置，脱硫沼气出口连接所述排气单元；第一喷淋器7的进液口并联所述回流管道6和吸收液储罐；所述硫化氢吸收区装填有第一填料9，促进吸收液与沼气接触并反应；
所述沼气进气装置包括沼气布气管10、第一沼气流量计11和沼气进气管道12，沼气布气管10设在硫化氢吸收塔1的底部，并通过沼气进气管道12连接位于硫化氢吸收塔1外部的第一沼气流量计11，沼气进气管道12的进气端连接沼气供应装置。
所述吸收液为Fe2(SO4)3溶液，Fe2(SO4)3溶液与沼气布气管10输入的沼气在硫化氢吸收区充分接触并反应，产生硫单质，硫单质与沼气中的杂质在吸收液的存在下，形成含硫污泥，反应后的吸收液和含硫污泥通过第一排出口排出硫化氢吸收塔1。
所述吸收液储罐用于存储新鲜的吸收液，在首次进行沼气脱硫时，由吸收液储罐向第一喷淋器7供应新鲜的吸收液。
优选的，所述沼气布气管10为在同一水平面上的螺旋形气管，螺旋形气管均匀布设在硫化氢吸收塔1的底部，螺旋形气管上均匀布设若干个喷气头14，所述喷气头14朝向斜下方；所述螺旋形气管的区域内部设有螺旋形导气板13，用于改变从喷气头14斜向下喷出的沼气的流向；所述螺旋形导气板13以相邻两道气管之间设有一道导气板的形式嵌套在螺旋形气管区域内。
可选的，所述螺旋形导气板13的板面面向喷气头14斜向上方倾斜设置，从喷气头14斜向下喷出的沼气遇到螺旋形导气板13的板面，流向改为斜向上方，从而进入所述硫化氢吸收区，与吸收液进行化学反应。
根据含硫污泥的产量，合理设置沼气布气管10和螺旋形导气板13的排布密度。
传统的位于反应器底部的布气管的喷气孔竖直向上设置，然而这种形式并不适用于本发明，因为硫化氢吸收塔1的顶部向下喷淋吸收液，在中部的硫化氢吸收区进行化学反应，生成硫单质，再与反应后的液体向下流动，由沼气布气管10下方的第一排出口排出。若本发明的喷气头14依然竖直向上，则流下的反应后的吸收液和含硫污泥很容易堵塞喷气头14。因此，本发明创造性的将喷气头14朝向斜下方设置，避免堵塞，然而输入的沼气需要上升到硫化氢吸收区进行反应，斜向下方的喷气头14将造成大量沼气沉积在硫化氢吸收塔1底部，不利于反应脱硫。本发明配合斜向下方的喷气头14，设置了所述螺旋形导气板13，改变沼气流向，提高沼气脱硫效率。
可选的，所述第一喷淋器7的下方设有分散过滤装置15，分散过滤装置15包括若干个竖直设置的分散过滤杆件，分散过滤杆件均匀布设在硫化氢吸收塔1的横截面上；
所述分散过滤杆件包括竖直的主杆16和分板17，分板17沿主杆16的长度方向和周向均匀分别，分板17的根部可转动连接主杆16，使得分板17以其根部为支点可上下转动；所述分板17的上表面为粗糙表面，下表面为光滑表面。例如，分板17的上表面可做粗糙处理。
进一步可选的，所述主杆16对应分板17根部的位置设有限位块18，分板17向下转动到分板17下表面抵住限位块18时，不能继续向下转动，使得分板17的倾斜角度暂时固定。
吸收液从第一喷淋器7喷洒出来后，一般分散性不高，液滴较大，导致与沼气接触不够充分，影响反应效率。使用时，所述分散过滤杆件承接第一喷淋器7喷洒的吸收液，所述限位块18抵住分板17，使得分散过滤杆件上形成若干个、若干层人字形或伞形，吸收液落到分板17上被反弹、击碎、分散，形成小液滴，小液滴反弹到其它分板17上，进一步分散形成更小的液滴；分板17粗糙的上表面能够进一步强化分散效果，提高脱硫反应效率。另外，从硫化氢吸收区上升的沼气和部分硫单质粉尘，被所述分板17拦截，避免少量硫单质粉尘排入所述排气单元，同时，沼气中含有未充分反应的H2S，分板17使得部分沼气返回硫化氢吸收区继续反应。分板17光滑的下表面能够防止硫单质粉尘遇吸收液后粘黏在分散过滤杆件上，使得硫单质粉尘回到硫化氢吸收塔1中下部。
可选的，所述生物脱硫装置还包括控制装置，控制装置通讯连接并控制所述第一喷淋器7、第二喷淋器8、第一沼气流量计11和分散过滤装置15的分板17，控制第一喷淋器7和第二喷淋器8喷淋的喷洒，通过第一沼气流量计11控制进入硫化氢吸收塔1的沼气量，控制分散过滤装置15的分板17的上下转动，当分板17向上转动并与主杆16贴合时，达到不增大吸收液流量时也能增大吸收液喷洒力度的效果。
可选的，所述第一填料9包括若干层分配过滤网19，并沿硫化氢吸收区的高度方向均匀分布；所述分配过滤网19包括若干个旋转轴20及旋转轴20两侧的网片21，旋转轴20的两端贯穿硫化氢吸收塔1的侧壁，并连接驱动装置；相邻旋转轴20的间距小于相邻的两个网片21处于同一水平面时的总宽度，即相邻旋转轴20的相邻的两个网片21处于同一水平面时，两个网片21会部分重叠。
所述旋转轴20贯穿硫化氢吸收塔1侧壁的位置设有机械密封，防止漏气漏液。
进一步可选的，所述硫化氢吸收区的上方设有第二沼气流量计38，实时监测通过第一填料9之后的沼气流量；所述硫化氢吸收区的下方设有压力计，实时监测供气后硫化氢吸收区下方的压力。
可选的，所述控制装置通讯连接并控制所述旋转轴20、第二沼气流量计38和压力计，控制装置控制网片21的旋转；控制装置通过监测硫化氢吸收区上方的沼气流量，判断分配过滤网19的淤堵情况，进而联动所述分散过滤杆件的分板17向上转动，加大吸收液对分配过滤网19的冲刷，达到清洗的目的；控制装置通过监测硫化氢吸收区下方的压力，在配过滤网淤堵时，联动所述第一沼气流量计11减小供沼气量，保证硫化氢吸收塔1安全运行。
使用时，从所述喷气头14和螺旋形导气板13上升的沼气进入硫化氢吸收区后，穿过若干层分配过滤网19，在气流的推动作用下，所述网片21做无规律翻转运动，旋转轴20不受驱动装置控制，随着网片21自由转动；网片21能够对沼气起到均匀分散的作用，网片21的无规律翻转运动可增加沼气的扰动，促进吸收液与沼气充分接触并反应，同时网片21对产生的硫单质其过滤作用，防止其随沼气运动到硫化氢吸收塔1上部。
当形成的少量含硫污泥粘黏在网片21上时，相邻旋转轴20的相邻网片21会彼此接触，产生相互拍打或敲击的效果，将少量含硫污泥震碎、排落、震落。当形成的大量含硫污泥粘黏在网片21上时，网片21重量较大，不能被上升的沼气推动，网片21将自然下垂，此时相邻旋转轴20之间空出空间，对于沼气的分配、过滤作用大为减弱，对沼气的阻挡作用也大为减弱，所述第二沼气流量计38检测到的沼气流量增加，所述驱动装置控制旋转轴20转动，使得网片21处于水平状态；所述控制装置控制分散过滤杆件的分板17向上转动，直到分板17并与主杆16贴合时，喷洒的吸收液不经分散过滤杆件分散，而是直接喷洒到网片21上，清洗网片21；清洗过程中，进入的沼气依然能够进入硫化氢吸收区与吸收液反应，只是淤堵的网片21对沼气的阻挡作用较大，通过所述压力计监测硫化氢吸收区下方的压力，当压力较大时，通过第一沼气流量计11适当减小供沼气量。
可选的，所述沼气布气管10与硫化氢吸收区之间设有冲洗管，冲洗管下表面设有冲洗喷嘴，冲洗喷嘴的倾斜角度动态可调，用于冲洗落在沼气布气管10上的含硫污泥。
可选的，所述排气单元包括脱硫沼气排出管道22、沼气分析仪23和第三沼气流量计24，脱硫沼气排出管道22的入口连接所述脱硫沼气出口，脱硫沼气排出管道22上依次设有沼气分析仪23和第三沼气流量计24，分别用于在线实时分析脱硫后沼气中的H2S含量和沼气流量，保证排出的沼气质量。
可选的，所述排硫单元包括排硫器2，所述排硫器2的上部设有第一进口，第一进口的对侧设有第二排出口，排硫管道4连接第一进口，将反应后的吸收液和含硫污泥输入排硫器2，第二排出口连接所述吸收液回收管道5；排硫器2的上部为圆柱形，下部为圆锥形，底部设有第三排出口，含硫污泥沉淀进入底部并由第三排出口排出；反应后的吸收液处于排硫器2的中上部，并由第二排出口排出。
进一步可选的，所述第二排出口连接含硫污泥储罐，因含硫污泥中混合含有部分铁离子，同时又含有少量有机物杂质，可用于废水处理工艺中硫自养脱氮填料的制备，实现资源回用。
进一步可选的，所述排硫器2的圆锥形下部与圆柱形上部为可拆卸式，便于打开排硫器2清理内部的污泥，圆锥形下部能够以自身竖直轴线为轴而自转，在离心力的作用下使得沉淀到圆锥形下部的含硫污泥靠近内壁，便于沿圆锥形内壁排出排硫器2。
可选的，所述两段式沼气生物脱硫装置还包括pH检测仪25和pH调节池26，pH检测仪25和pH调节池26依次设在所述吸收液回收管道5上，用于调节反应后的吸收液的pH值为2-4。由于吸收液在硫化氢吸收塔1中与沼气中的硫化氢反应，生成硫化亚铁和硫酸，所以反应后的吸收液显酸性，为避免酸性过大腐蚀吸收液氧化塔3，此处需调节pH值，可使用氨水调节pH值。
可选的，所述吸收液氧化塔3为立式反应罐体，内部涂有防腐材料；吸收液氧化塔3由上至下依次包括排气口、第二喷淋器8、三相分离器27、微生物氧化区28和空气进气装置和第二排出口，所述微生物氧化区28装填有第二填料，第二填料上分布有嗜酸性氧化亚铁硫杆菌菌种；
所述空气进气装置包括空气布气管29、空气流量计30、空气风机31和空气进气管道32，空气布气管29设在吸收液氧化塔3的底部，并通过空气进气管道32依次连接位于吸收液氧化塔3外部的空气流量计30和空气风机31，空气进气管道32的进气端连接空气供应装置。
反应后的吸收液主要含有FeSO4和硫酸，与空气布气管29输入的空气中的氧气，在微生物氧化区28的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌菌种的作用下，发生氧化反应，产生Fe2(SO4)3和水，通过第二排出口排出吸收液氧化塔3。
可选的，所述回流管道6上依次设有提升水泵33、液体转子流量计34和第一在线溶解氧检测仪36，用于将吸收液氧化塔3排出的再生吸收液通过回流管道6以一定的流速输送至所述第一喷淋器7，第一在线溶解氧检测仪36用于实时监测再生吸收液的溶解氧浓度，防止其溶解氧浓度过高时进入硫化氢吸收塔1，与沼气混合后发生爆炸。
可选的，所述空气布气管29的结构与沼气布气管10的结构相同。
可选的，所述排气口连接排气管35，排气管35上设有第二在线溶解氧检测仪39，将未反应完全的空气排出，第二在线溶解氧检测仪39检测到排气管35的溶解氧浓度≥0.5mg/L时，表示吸收液氧化塔3内空气的溶解氧浓度更高，空气进气装置停止曝气。
所述三相分离器27能有效截留微生物氧化区28的微生物菌种，使其重新回到第二填料中参与反应，避免菌种的流失，提高吸收液氧化塔3的结构稳定性，同时未反应完全的空气经过三相分离器27后、通过顶部的排气管35排出，避免含溶解氧的再生吸收液进入硫化氢吸收塔1造成安全隐患。
可选的，所述第二填料的材质选自火山岩或黄铁矿中的一种或多种，第二填料的颗粒直径为5-8mm，孔隙率为50-85％；优选的，孔隙率为60-70％。
可选的，所述吸收液氧化塔3的外侧设有保温夹套37，保温夹套37内通入导热油或保温水，且设有热电偶，用于控制保温夹套37内的温度；所述保温夹套37保证吸收液氧化塔3内部温度为30±5℃，此为嗜酸性氧化亚铁硫杆菌菌种的最佳适宜生长温度区间。
可选的，所述控制装置通讯连接并控制所述pH检测仪25、空气流量计30、空气风机31、提升水泵33、液体转子流量计34、第一在线溶解氧检测仪36和第二在线溶解氧检测仪39，分别控制反应后的吸收液的pH调节，控制吸收液氧化塔3的空气进气流量，控制再生吸收液的流量，检测吸收液氧化塔3排出空气的溶氧量。
本发明所述的生物脱硫装置的工作原理为：分两阶段对沼气中的H2S进行分段吸收和生物转化，首先，在硫化氢吸收塔1的吸收阶段H2S被Fe3+氧化成硫单质，而后反应后的吸收液和硫单质混合物流经排硫单元，硫单质经沉淀后排出，具体反应为H2S+Fe2(SO4)3→S+2FeSO4+H2SO4；在吸收液氧化塔3的氧化阶段，在酸性条件下借助嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)的代谢，将Fe2+转化为Fe3+并循环到硫化氢吸收塔1中重复利用，具体反应为2FeSO4+H2SO4+1/2O2→Fe2(SO4)3+H2O。
所述嗜酸性氧化亚铁硫杆菌的培养方法，包括以下步骤：
(1)配制培养液，所述培养液的组成成分及其浓度依次为(NH4)2SO4为3g/L、KCl为0.1g/L、K2HPO4为0.5g/L、MgSO4·7H2O为0.05g/L、Ca(NO3)2为0.01g/L；
(2)用H2SO4调节所述培养液的初始pH值为2.0-4.0；
(3)将培养液灭菌，灭菌温度为125℃，灭菌时间30min；
(4)向步骤(3)得到的培养液中加入能源物质FeSO4·7H2O，使得培养液中FeSO4·7H2O的浓度为45g/L；
(5)向步骤(4)得到的培养液接种嗜酸性氧化亚铁硫杆菌，并置于锥形瓶中；置于30±5℃、转速为180-200r/min的恒温摇床上曝气培养，直到培养液中细胞浓度达到108个/ml，然后开始在第二填料上挂膜培养，启动连续培养。
将某制药厂厌氧系统产生的沼气通入所述两段式沼气生物脱硫装置中，有效运行半年，所述两段式沼气生物脱硫装置包括所述螺旋形导气板、螺旋形气管、倾斜的喷气头、分散过滤装置、分配过滤网、控制装置、第二沼气流量计38、压力计；吸收液在硫化氢吸收塔1内对硫化氢进行吸收，硫化氢去除率均在99％以上，硫元素转化为硫单质，硫单质生成率均在95％以上。
Claims (10)
1.一种两段式沼气生物脱硫装置，其特征在于，包括硫化氢吸收塔、排硫单元、吸收液氧化塔和排气单元，所述硫化氢吸收塔的底部的第一排出口，第一排出口通过排硫管道连接排硫单元，排硫单元通过吸收液回收管道连接吸收液氧化塔的顶部；吸收液氧化塔的底部设有第二排出口，并通过回流管道连接硫化氢吸收塔的顶部，硫化氢吸收塔的顶部设有排气单元；
所述硫化氢吸收塔由上至下依次包括第一喷淋器、硫化氢吸收区和沼气进气装置，第一喷淋器连接所述回流管道的出口，用于喷洒吸收液；所述第一排出口设在沼气进气装置的下方；
所述吸收液氧化塔由上至下依次包括第二喷淋器、微生物氧化区和空气进气装置，第二喷淋器连接所述吸收液回收管道的出口。
2.根据权利要求1所述的生物脱硫装置，其特征在于，所述硫化氢吸收塔为立式反应罐体，且由上至下依次包括脱硫沼气出口、第一喷淋器、硫化氢吸收区和沼气进气装置，脱硫沼气出口连接所述排气单元；第一喷淋器的进液口并联所述回流管道和吸收液储罐；所述硫化氢吸收区装填有第一填料，促进吸收液与沼气接触并反应；
所述沼气进气装置包括沼气布气管、第一沼气流量计和沼气进气管道，沼气布气管设在硫化氢吸收塔的底部，并通过沼气进气管道连接位于硫化氢吸收塔外部的第一沼气流量计，沼气进气管道的进气端连接沼气供应装置。
3.根据权利要求2所述的生物脱硫装置，其特征在于，所述沼气布气管为在同一水平面上的螺旋形气管，螺旋形气管均匀布设在硫化氢吸收塔的底部，螺旋形气管上均匀布设若干个喷气头，所述喷气头朝向斜下方；
所述螺旋形气管的区域内部设有螺旋形导气板，用于改变从喷气头斜向下喷出的沼气的流向；所述螺旋形导气板以相邻两道气管之间设有一道导气板的形式嵌套在螺旋形气管区域内；
所述螺旋形导气板的板面面向喷气头斜向上方倾斜设置。
4.根据权利要求2所述的生物脱硫装置，其特征在于，所述第一喷淋器的下方设有分散过滤装置，分散过滤装置包括若干个竖直设置的分散过滤杆件，分散过滤杆件均匀布设在硫化氢吸收塔的横截面上；
所述分散过滤杆件包括竖直的主杆和分板，分板沿主杆的长度方向和周向均匀分别，分板的根部可转动连接主杆，使得分板以其根部为支点可上下转动；所述分板的上表面为粗糙表面，下表面为光滑表面。
5.根据权利要求4所述的生物脱硫装置，其特征在于，所述主杆对应分板根部的位置设有限位块，分板向下转动到分板下表面抵住限位块时，不能继续向下转动，使得分板的倾斜角度暂时固定。
6.根据权利要求5所述的生物脱硫装置，其特征在于，所述第一填料包括若干层分配过滤网，并沿硫化氢吸收区的高度方向均匀分布；所述分配过滤网包括若干个旋转轴及旋转轴两侧的网片，旋转轴的两端贯穿硫化氢吸收塔的侧壁，并连接驱动装置；相邻旋转轴的间距小于相邻的两个网片处于同一水平面时的总宽度，相邻旋转轴的相邻的两个网片处于同一水平面时，两个网片会部分重叠。
7.根据权利要求2所述的生物脱硫装置，其特征在于，所述排气单元包括脱硫沼气排出管道、沼气分析仪和第三沼气流量计，脱硫沼气排出管道的入口连接所述脱硫沼气出口，脱硫沼气排出管道上依次设有沼气分析仪和第三沼气流量计，分别用于在线实时分析脱硫后沼气中的H2S含量和沼气流量。
8.根据权利要求1所述的生物脱硫装置，其特征在于，所述排硫单元包括排硫器，所述排硫器的上部设有第一进口，第一进口的对侧设有第二排出口，排硫管道连接第一进口，将反应后的吸收液和含硫污泥输入排硫器，第二排出口连接所述吸收液回收管道；
排硫器的上部为圆柱形，下部为圆锥形，底部设有第三排出口，含硫污泥沉淀进入底部并由第三排出口排出；反应后的吸收液处于排硫器的中上部，并由第二排出口排出。
9.根据权利要求1所述的生物脱硫装置，其特征在于，所述吸收液氧化塔为立式反应罐体，内部涂有防腐材料；吸收液氧化塔由上至下依次包括排气口、第二喷淋器、三相分离器、微生物氧化区和空气进气装置和第二排出口，所述微生物氧化区装填有第二填料，第二填料上分布有嗜酸性氧化亚铁硫杆菌菌种；
所述空气进气装置包括空气布气管、空气流量计、空气风机和空气进气管道，空气布气管设在吸收液氧化塔的底部，并通过空气进气管道依次连接位于吸收液氧化塔外部的空气流量计和空气风机，空气进气管道的进气端连接空气供应装置。
10.根据权利要求9所述的生物脱硫装置，其特征在于，所述回流管道上依次设有提升水泵、液体转子流量计和第一在线溶解氧检测仪；
所述排气口连接排气管，排气管上设有第二在线溶解氧检测仪，将未反应完全的空气排出。
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Denomination of invention: A two-stage biogas biological desulfurization device Effective date of registration: 20231207 Granted publication date: 20220920 Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited Zhengzhou Longzihu Branch Pledgor: Huaxia Bishui Environmental Protection Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2023980070221 |