CN115090101B - 一种沼气脱硫除水脱二氧化碳的综合处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种沼气脱硫除水脱二氧化碳的综合处理方法，包括以下步骤：S100：将待处理沼气输入吸收塔，吸收塔的顶部喷撒碱液，碱液吸收待处理沼气中的H2S，并形成待脱硫溶液，吸收塔顶部输出待干燥沼气；S200：待脱硫溶液和氧气输入微氧脱硫反应器，微氧脱硫反应器内设生物载体，载体上负载混合菌剂，待脱硫溶液与载体接触并反应，生成硫单质和中间溶液；S300：中间溶液溢流至pH调节池，再输入过滤池，得到回收碱液，回收碱液输入吸收塔，继续吸收H2S；S400：待干燥沼气输入干燥床去除水分，得到干燥沼气；S500：干燥沼气输入吸附塔，吸附CO2，净化的沼气输出吸附塔；然后，吸附塔内压力降低，CO2解吸出来。

Description

一种沼气脱硫除水脱二氧化碳的综合处理方法
技术领域
本发明属于环保及沼气处理技术领域，具体涉及一种沼气脱硫除水脱二氧化碳的综合处理方法。
背景技术
沼气作为一种生物燃气，在我国能源结构调整和农村城镇化建设中起到举足轻重的作用。然而未经处理的沼气中往往含有大量的H2S、CO2气体以及水蒸气等杂质。其中，H2S易对金属管道、金属阀门等产生一定的腐蚀作用，从而堵塞管道，而且，H2S的化学性质不稳定，在空气中易燃生成二氧化硫，对大气环境造成不同程度的污染，同时对人体健康也会造成一定的影响。因而，利用沼气之前需进行脱硫处理。另外，沼气中CO2的含量是H2S的几十倍甚至上百倍，在生物脱硫过程中，大量的CO2进入生物脱硫体系，将引起体系pH值下降，其不仅会造成生物脱硫体系崩溃，还会降低沼气的热值。此外，由于沼气从厌氧发酵装置产出时会携带出大量的水分，水蒸气的存在也会降低沼气的热值。因此，对沼气净化，在脱除H2S的同时，对CO2和冷凝水等杂质的去除也非常有必要。
目前，生物脱硫技术是一种利用硫氧化菌将硫化物转化为单质硫的技术，具有反应条件温和、能耗低、转化率高、不产生二次污染等特点，并且生成的生物硫磺的颗粒为纳米级，具有良好的生物亲和性与亲水性，是医药和农药生产最佳的原料。
近年来，生物脱硫技术已成为沼气脱硫技术的研究热点。然而，目前大多数的生物脱硫系统流程比较繁琐，设备运行费用高，为了解决现有技术中存在的问题，本申请将硫沉淀区设置在脱硫反应器内，实现了反应器内生物脱硫的单质硫的分离，大大提高了硫单质的回收率，降低了脱硫成本。变压吸附法是去除的CO2的一种比较简易的方法，利用气体组份在固体材料上吸附特性的差异以及吸附量随压力变化而变化的特性，通过周期性的压力变换过程实现气体的分离或提纯。目前，对于沼气中水分的脱除，常采用分子筛脱水塔和干燥床，然而采用分子筛脱水塔时需要将原料气进行加压和换热，使原料气达到设定压力和温度才能进行脱水，成本较高，采用干燥床进行脱水，设备和流程简单，处理成本低。
目前在沼气净化领域，针对去除H2S、CO2和水分的综合处理方法的研究较少，更是缺乏产业应用价值，流程安排不合理，去除效果还不达标。尤其是大多数的生物脱硫系统流程比较繁琐，设备运行费用高，而且脱硫反应器内的微生物大都是游离的单一菌种，造成微生物的有效浓度及其活性不高。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种沼气脱硫除水脱二氧化碳的综合处理方法，包括以下步骤：
S100：将待处理沼气从吸收塔的下部输入吸收塔，吸收塔的顶部喷撒碱液，碱液吸收待处理沼气中的H2S，并形成待脱硫溶液，吸收塔顶部输出待干燥沼气；
S200：所述待脱硫溶液和氧气输入微氧脱硫反应器，微氧脱硫反应器内部布设生物载体，所述载体上负载微氧硫微螺菌与硫碱弧菌的混合菌剂，待脱硫溶液与所述载体接触，并进行氧化反应，生成硫单质和中间溶液；所述硫单质在微氧脱硫反应器的下部进行沉淀分离；
S300：所述中间溶液溢流至pH调节池，去除过量的CO3 2-和SO4 2-之后，再输入过滤池，经过沉淀后，得到回收碱液，回收碱液从吸收塔顶部输入吸收塔，继续吸收待处理沼气中的H2S；
S400：步骤S100得到的所述待干燥沼气输入干燥床去除水分，得到干燥沼气；
S500：所述干燥沼气输入吸附塔，吸附塔内设有吸附剂填料，吸附CO2，净化的沼气输出吸附塔；然后，吸附塔内压力降低，吸附剂填料中的CO2解吸出来，输出吸附塔。
传统的沼气生物脱硫法，是将沼气输入脱硫反应器内，沼气与脱硫微生物接触，生成硫单质，气固接触反应效率较低。本发明所述的综合处理方法中，对待处理沼气采用碱液脱硫，H2S气体与碱液接触后被吸收形成硫氢化物，大部分的硫化氢气体被吸收，经历一次气液转换；同时，碱液与沼气中的CO2反应，补充碱液中的碳酸根和碳氢酸根，防止传统工艺中CO2对脱硫微生物的影响；含有硫氢化物的待脱硫溶液进入微氧脱硫反应器，与固定化的混合菌剂进行氧化反应，经历第二次液固生物反应，最终生产硫单质。借助碱液作为硫化物传质载体，待脱硫溶液与微生物的接触和反应更为高效，提高硫的氧化速率以及硫单质的回收率。
微氧脱硫反应器内的生物载体，有效增大了微生物的密度和活性，也为微氧脱硫反应器的快速启动创造了有利的条件
由于吸收塔中采用喷淋碱液处理沼气，所以输出的待干燥沼气的湿度较大而CO2含量有所降低，即含水量较多，本发明针对这一特点，选择先除水后除CO2的工艺流程，降低了整体工艺的能耗。
本发明所述的综合处理方法使用沼气净化系统实施，所述沼气净化系统包括依次连接的吸收塔、干燥床和若干个吸附塔，吸收塔的出气口通过管路连接干燥床的进口，干燥床的出口通过管路并联吸附塔；
吸收塔的第一出液口通过管道依次连接微氧脱硫反应器、pH调节池和过滤池，过滤池的出口通过管道连接吸收塔的进液口。
可选的，所述吸收塔的顶部设有第一进液口，上部设有出气口，下部设有进气口，底部设有第一出液口；所述待处理沼气由进气口输入吸收塔，第一进液口并联碱液储罐和过滤池。
可选的，所述微氧脱硫反应器由上至下包括溢流区、氧化区和沉淀区，氧化区的顶部的侧壁设有第二进液口，第二进液口通过管道连接所述第一出液口，用于将吸收塔中的待脱硫溶液输入氧化区；
氧化区内设有布水器和生物载体，布水器连接第二进液口；
沉淀区的底部设有排泄口，用于排出固体硫物质；
溢流区的侧壁上设有第二出液口，第二出液口通过管道连接pH调节池，用于将中间溶液排入pH调节池。
进一步可选的，所述布水器包括由上至下排列的若干层布水管，每个布水管均匀设置若干个喷嘴，所述生物载体可以为负载有微生物的固体颗粒，铺设在布水管上使得待脱硫溶液与生物载体相接触。
可选的，所述生物载体为玉米芯生物炭，玉米芯生物炭对微生物没有毒害作用，细胞结构孔隙发达，吸收性能好，且经过粉碎后碎料pH值呈中性，性质稳定，与其它载体材料相比，玉米芯资源丰富、廉价易得，可以大大降低处理成本。
进一步可选的，所述氧化区的侧壁设有若干个由上至下设置的超声振动杆，超声振动杆的振动端贯穿侧壁伸入氧化区内部，振动氧化区内的液体，促进待脱硫溶液与生物载体上的微氧硫微螺菌、硫碱弧菌充分接触，提高生化处理效率；同时加快硫单质的沉淀速度，防止生成的硫单质落到生物载体上或者堵住布水器的喷水孔。
进一步可选的，所述氧化区的内部设有温度探头，并连接微氧脱硫反应器外部的温度控制器，用于实时监测氧化区内的温度，保证脱硫微生物处于适宜的温度环境中。
进一步可选的，所述氧化区的底部设有曝气管，曝气管的进气口依次连接微氧脱硫反应器外部的充氧泵和微氧显示器，用于向氧化区内部定量供氧，并实时监测供氧量，避免氧气通入过多，将硫氢化物氧化为硫酸盐，而降低单质硫的生成率。
现有的沼气生物脱硫反应器中，也需要供氧，以促进脱硫反应，但由于与沼气同处于一个密闭空间内，对供氧的量有严格的限制，以防爆炸，具有一定的安全隐患。而本发明使用碱液将沼气中的H2S吸收掉，并携带至微氧脱硫反应器，避免了氧气与沼气直接接触，大大提高了安全性能，供氧也能更为自由，仅考虑生物脱硫的氧气需求即可，提高了脱硫效率。
可选的，所述溢流区的内部设有ORP探头和pH探头，并连接微氧脱硫反应器外部的pH/离子选择电极测定仪，实时监测溢流区溶液的氧化还原电位值和pH值，及时调节充氧泵的供氧量。
可选的，所述pH调节池连接加药器，加药器储存生石灰，与中间溶液中过量的CO3 2-和SO4 2-反应生成碳酸钙和硫酸钙沉淀，并在沉淀池进行沉淀，维持回收碱液盐度和碱度的稳定。
可选的，所述吸收塔与干燥床之间连接硫化氢吸收池，吸收塔输出的待干燥沼气先通入硫化氢吸收池，去除残留的H2S之后，再输入干燥床。干燥床使用市场上用于干燥气体的普通的干燥床即可。
可选的，所述干燥床的出口通过管路依次连接第一流量计、第一阀门和第一压力表，用于实时监测和控制所述干燥沼气的流量和压力，为进入吸附塔准备适宜的压力条件。
可选的，每个吸附塔的底部设有底部开口，每个底部开口通过一个支管和一个三通阀门连接主进气管和主抽气管，主进气管连接所述第一压力表，用于将干燥床输入的干燥沼气输入吸附塔，主抽气管依次连接第二阀门、第二压力表和真空泵，用于调节和显示吸附塔的解吸压力，实现CO2解吸。
作为具体的实施方式，以两个吸附塔为例，第一吸附塔的底部开口依次连接第一支管和第一三通阀，第一三通阀的另外两个开口分别连接主进气管和主抽气管；第二吸附塔的底部开口依次连接第二支管和第二三通阀，第二三通阀的另外两个开口分别连接主进气管和主抽气管。
可选的，所述吸附塔的顶部设有顶部开口，每个吸附塔的顶部开口通过管路并联净化沼气储罐和CO2储罐，优选的，净化沼气储罐的上游设有二氧化碳监测仪，用于检测顶部开口输出的气体中CO2浓度，CO2储罐的上游设有第三压力表和第三阀门，用于实时监测控制排出的CO2的压力。
本发明所述的沼气净化系统中，微氧脱硫反应器的第二出液口通过管道依次连接pH调节池、过滤池和吸收塔，将氧化区的碱液再回收，最终输入回氧化区，有效防止了生物载体上混合菌剂的流失，微生物的代谢废物和老化的生物膜既可以沉淀至沉淀区，与硫单质一同排出，又可以进入过滤池再去除。
针对所述综合处理方法，可选的，步骤S100中，待处理沼气的进塔流速为0.1-1.0m3/h，进塔压力为0.1-0.2MPa；待处理沼气与碱液接触时间为0.1-1s；
从所述第一进液口进入的碱液为Na2CO3和NaHCO3混合缓冲溶液，pH值为7.5-8.5，Na2CO3和NaHCO3的浓度相等，均为0.1-0.2mol/L。
优选的，步骤S100中所述碱液还包括微氧硫微螺菌与硫碱弧菌混合菌剂的细胞培养液，所述细胞培养液的体积分数为2-2.5vol％。
步骤S100中，将待处理沼气从所述进气口自下而上地通入吸收塔，碱液为微氧硫微螺菌与硫碱弧菌混合菌剂的细胞培养液与Na2CO3和NaHCO3组成的缓冲溶液，碱液从第一进液口自上而下由喷入塔内，硫化氢气体与该碱液逆流接触，并被吸收形成含有硫氢化物的溶液，即为待脱硫溶液；
待脱硫溶液由所述第一出液口排出吸收塔；脱硫后的沼气形成待干燥沼气，并由所述出气口排出吸收塔。
可选的，步骤S100中，所述细胞培养液为所述菌剂的活化培养方法制得的微氧硫微螺菌菌剂和硫碱弧菌菌剂以1:1的质量比制得的混合菌剂。
可选的，步骤S200包括以下步骤：
(1)所述待脱硫溶液由第二进液口输入微氧脱硫反应器的氧化区，并经布水器均匀喷洒在生物载体上；同时，氧气依次通过充氧泵和曝气管输入氧化区；
(2)待脱硫溶液在氧气存在下，与生物载体上的微氧硫微螺菌和硫碱弧菌混合菌剂发生氧化反应，生产硫单质，脱除硫氢化物，即得到中间溶液；
(3)步骤(2)得到的硫单质在自身重力和所述超声振动杆的振动作用下，掉落至沉淀区，并由所述排泄口排出微氧脱硫反应器；
可选的，步骤(1)中，由充氧泵和微氧显示器控制曝气管输入的氧气量为0.3-1.0mg/L；步骤(2)中，由所述温度探头、ORP探头和pH探头实时监测，分别控制微氧脱硫反应器内的氧化还原电位为-140～-160mV，溶液的pH值为7-8，温度为25-30℃。
可选的，步骤S300包括以下步骤：
(4)步骤(2)得到的中间溶液经过溢流区，由第二出液口输送至pH调节池，加药器将生石灰投入pH调节池，调节pH值为7.5-8，生石灰与中间溶液中过量的CO3 2-和SO4 2-反应生成碳酸钙和硫酸钙沉淀；
(5)pH调节池的料液输入过滤池后，碳酸钙和硫酸钙在过滤池进行沉淀，得到回收碱液，回收碱液从吸收塔的第一进液口输入吸收塔，作为新鲜碱液的补充，继续吸收待处理沼气中的H2S，实现碱液的循环再生。
可选的，步骤S300与S400之间还可以增加以下步骤：由出气口排出待干燥沼气输入所述硫化氢吸收池，进一步吸收残留的H2S。
可选的，所述硫化氢吸收池内的溶液为Na2CO3和NaHCO3组成的缓冲溶液，脱硫原理与吸收塔相同。
可选的，步骤S400中，干燥床中设有干燥剂，干燥剂为活性氧化铝，其堆积密度为600-700kg/m3。
可选的，步骤S500包括以下步骤：
(6)所述干燥沼气由干燥床的出口输出，依次经过第一流量计、第一阀门和第一压力表输入主进气管，再经过每个吸附塔对应的三通阀门和底部开口，输入对应的吸附塔；
(7)干燥沼气与吸附塔内的吸附剂相接触，干燥沼气中的CO2被吸收，实现甲烷与二氧化碳的分离，净化的沼气由吸附塔的顶部开口输送至净化沼气储罐；
(8)通过真空泵和主抽气管对吸附塔进行抽气，降低吸附塔内的压力，使得CO2从吸附剂上解吸出来，CO2依次通过第三压力表和第三阀门，排入CO2储罐。
可选的，步骤(6)中，第一压力表的压力为0.1-1.0MPa，即吸附塔内的吸附压力为0.1-1.0MPa；第一流量计显示的进塔气速为10-40m3/(m2·h)。
可选的，步骤(7)中，所述吸附剂为5A分子筛，其填充密度为550-650kg/m3。
可选的，步骤(8)中，真空泵的抽真空压力为-0.02～-0.01Mpa，即第二压力表显示的压力为-0.02～-0.01Mpa，解吸时间为2-3h；吸附塔内的压力为0.15-0.2Mpa。本步骤使用抽真空法降低吸附塔内的压力，使得解吸更加彻底，吸附剂的再生效果也更好。
可选的，本发明所述的综合处理方法，在步骤S100之前还包括菌剂的活化培养方法、玉米芯生物炭的制备方法和混合菌剂的固载方法。
所述菌剂的活化培养方法，包括以下步骤：
(a)分别从微氧硫微螺菌和硫碱弧菌的甘油保藏管中提取菌种，再分别接种于两个灭菌的液体培养基中，并于摇床内振荡培养，得到微氧硫微螺菌菌悬液和硫碱弧菌菌悬液；
(b)分别从微氧硫微螺菌菌悬液和硫碱弧菌菌悬液吸取菌悬液，再分别接种于两个新的灭菌的液体培养基中，并于摇床内振荡培养，得到微氧硫微螺菌菌剂和硫碱弧菌菌剂。
可选的，所述微氧硫微螺菌的液体培养基组成为30g/L Na2S2O3、30g/L NaHCO3、5g/L NaOH、10g/L NaCl、0.5g/L NH4Cl、0.5g/L KNO3、2.0g/L K2HPO4、0.1g/L MgCl2，微氧硫微螺菌的液体培养基在120℃下灭菌30-40min备用；
所述硫碱弧菌的液体培养基组成为58.8g/L NaHCO3、5g/L NaOH、2.05g/LK2HPO4·3H2O、0.27g/L NH4Cl、0.5g/L KNO3、1.02g/L MgCl2·6H2O和微量元素；所述微量元素组成为：200mg/L FeSO4·7H2O、10mg/L ZnSO4·7H2O、3mg/L MnCl2·4H2O、1mg/L CuCl2·2H2O，20mg/L CoCl2·6H2O、2mg/L NiCl2·6H2O；硫碱弧菌的液体培养基在120℃下灭菌30-40min备用。
可选的，步骤(a)中，摇床内的振荡培养条件为30-33℃、150-200r/min，培养至OD600为0.6-0.8为止。
可选的，步骤(b)中，接种量为2-3wt％，于摇床内30-33℃、150-200r/min培养24-48h。
任选的，所述玉米芯生物炭的制备方法为：将晒干的玉米芯粉碎、干燥后，在300℃下限氧热解2-2.5h，冷却后粉碎、过筛，取粒径为0.25-2.5cm的部分作为玉米芯生物炭。
任选的，所述混合菌剂的固载方法为：将玉米芯生物炭在120℃下灭菌30min后，玉米芯生物炭、微氧硫微螺菌菌剂和硫碱弧菌菌剂按照质量比10:0.5:0.5进行混合均匀，充分接触10min后，8000r/min离心10min，然后进行分离，得到的固体即为混合菌剂的玉米芯生物炭，其中有效活菌数为3×109CFU/mL。
本发明中，H2S真正的降解去除主要发生在微氧脱硫反应器内，即是微氧硫微螺菌与硫碱弧菌的混合菌剂处理所述待脱硫溶液的过程，所以脱硫效率主要取决于微氧脱硫反应器的生物脱硫效率。然而，发明人发现，混合菌剂通过浸渍方式负载在生物载体上，再用于微氧脱硫反应器内时，由于待脱硫溶液的冲刷作用，混合菌剂容易掉落，且工艺开始时成膜较慢，即生物脱硫的启动较慢，随着工艺进行，由于部分混合菌剂可随着碳酸钙和硫酸钙沉淀在过滤池中，所以也存在氧化区脱硫效率降低的问题。
针对上述问题，任选的，所述玉米芯生物炭的制备方法还可以为：将晒干的棒状的玉米芯进行切割，得到周边为螺旋镂空片状、中心为实心棒状的胚体；将所述胚体在300℃下限氧热解2-2.5h，冷却后，得到玉米芯生物炭；将整段的玉米芯生物炭截断为长度5-20cm的小段，再将每段的中心实心部分贯穿在转轴上，同一根转轴上相邻两段玉米芯生物炭的间隔为0.5-1cm。
所述胚体与玉米芯生物炭的形状相同，只是热解碳化胚体的大部分有机质，玉米芯生物炭的孔隙变得更为密集丰富了，性能也更为稳定。
可选的，所述玉米芯生物炭的中心的实心棒状的直径为1-1.5cm，外部为螺旋片状实体沿着中心的实心棒的外表面均匀缠绕，即剔除两个相邻片体之间的玉米芯，形成镂空部分，两个相邻的片体的间距为0.5-1.5cm。
优选的，所述胚体经过热解后，温度自然降至150-180℃时，在热解后的胚体的表面均匀播撒Fe3O4粉末，使得Fe3O4粉末利用余热比较牢固的固载在玉米芯生物炭上，使得玉米芯生物炭具有一定的磁性，Fe3O4粉末与玉米芯生物炭的质量比为(0.005-0.015):1。
微氧脱硫反应器的负载型脱硫微生物在运行一段时间后，由于微生物相互竞争和老化，会造成较多的微生物死亡，另外，老化的微生物粘附在活性微生物表面，也会产生毒素，影响活性微生物正常的代谢，表现为微氧脱硫反应器整体脱硫效率下降。发明人发现，在玉米芯生物炭中植入磁性Fe3O4粉末，在氧化区内产生一定程度磁场，配合超声振动杆的超声作用，能够在一定程度上激活微生物，使其活性保持较长时间，虽然发明人还不清楚其中的科学原理，但可能与微生物的磁效应有关。
本发明对玉米芯生物炭的外形进行了改进，颗粒状的玉米芯生物炭容易随溶液流动而流失，或者沉淀进入下部的沉淀区。本发明根据玉米芯原有的形貌特征，提出了上述周边为螺旋镂空片状、中心为实心棒状的形状，不仅便于微生物负载，且形成表面积较大的生物载体，而且螺旋外形使得生物载体附近的溶液形成一定规律的水量沿着生物载体流动。
任选的，所述混合菌剂的固载方法为：
(c)向所述转轴上的玉米芯生物炭表面喷撒水，直至玉米芯生物炭有水自然滴下；
(d)向所述玉米芯生物炭表面喷撒75vol％的乙醇溶液，直至玉米芯生物炭有液体自然滴下，得到消毒后的玉米芯生物炭；
(e)将消毒后的玉米芯生物炭直接放入水中浸泡20-60min，同时转动转轴，使得乙醇充分溶出，得到浸润后的玉米芯生物炭；
(f)将步骤(b)得到的微氧硫微螺菌菌剂和硫碱弧菌菌剂按照质量比1:1混合均匀，得到混合菌剂；再将浸润后的玉米芯生物炭直接浸泡在混合菌剂中，同时转动转轴，使得微氧硫微螺菌和硫碱弧菌负载到浸润后的玉米芯生物炭上，得到负载的玉米芯生物炭。
玉米芯经热解后，有机质大部分碳化，得到疏松多孔的无机载体材料，该材料对水和混合菌剂的浸润性较差，混合菌剂无法充分进入载体内部孔道，使得负载量远远小于颗粒状的玉米芯生物炭。本发明对上述螺旋型的玉米芯生物炭进行预处理，提高其对于混合菌剂的浸润性能，进而提高负载量。本发明摒弃了传统的完全浸泡的方式，而是先充分喷施，再浸渍。具体的，先用蒸馏水喷湿玉米芯生物炭，直至自然滴水的程度，此时玉米芯的最内部可能还没完全湿润，再用乙醇溶液喷湿玉米芯生物炭，在消毒的同时进一步浸润载体，此时载体基本完全湿润，再将载体完全浸没在蒸馏水中浸泡，因为乙醇的存在，水更容易进入载体的深度孔隙中，同时清洗出乙醇，避免后期影响混合菌剂。至此，玉米芯生物炭已经被完全润湿，再浸泡入混合菌剂的菌液中时，有助于菌液完全进入玉米芯生物炭的内部孔隙，提高负载量。
所述综合处理方法在所述混合菌剂的固载和步骤S100之间，还包括快速启动步骤，包括：
(g)将若干个串有负载的玉米芯生物炭的所述转轴水平安装在微氧脱硫反应器的氧化区内，且一个转轴位于上下两个相邻的布水管之间，使得每个布水管的下方均设有一个转轴，所有转轴的一端贯穿微氧脱硫反应器侧壁连接驱动电机；
所述吸收塔内部设置若干层可拆卸的水平塔板，所述塔板上均匀分布若干通孔，用于待处理沼气和碱液通过，塔板用于延长待处理沼气和碱液的接触时间；
(h)待处理沼气从吸收塔的下部输入吸收塔，吸收塔的顶部喷撒碱液，待处理沼气和碱液通过若干层塔板接触，碱液吸收待处理沼气中的H2S和CO2，并形成启动溶液，吸收塔顶部输出待干燥沼气；
(i)所述启动溶液通过布水管输入微氧脱硫反应器的氧化区，微氧脱硫反应器通入氧气，此时微氧脱硫反应器为空；
步骤(g)的转轴转动，启动溶液喷撒并落在负载有混合菌剂的玉米芯生物炭上，进行氧化反应，培养并生成生物膜，生产的硫单质随着转轴转动而掉落；
(j)随着启动溶液的持续输入，微氧脱硫反应器内的液位逐渐升高至从第二出液口溢流至pH调节池和过滤池，超声振动杆振动，促进启动溶液与玉米芯生物炭的混合菌剂接触，同时使得硫单质掉落；
(k)pH调节池投加生石灰去除过量的CO3 2-和SO4 2-，过滤池沉淀过滤碳酸钙和硫酸钙，然后将滤液输回吸附塔；
(l)直至转轴上的玉米芯生物炭形成合格的生物膜之后，撤除吸收塔内的塔板，后续进行所述步骤S100。
可选的，步骤(h)中的碱液与步骤100的碱液相同。
可选的，步骤(i)和(j)中，由充氧泵和微氧显示器控制曝气管输入的氧气量为0.3-1.0mg/L；步骤(j)中，由所述温度探头、ORP探头和pH探头实时监测，分别控制微氧脱硫反应器内的氧化还原电位为-140～-160mV，溶液的pH值为7-8，温度为25-30℃；
可选的，步骤(k)中，pH调节池的pH值为7.5-8。
可选的，步骤(l)中，形成合格的生物膜的标准为，单个转轴连同其上的生物载体相比于步骤(h)之前的转轴和生物载体的质量增加至少20％。
使用转轴式生物载体时，步骤S200中，就要保持转轴转动，转速根据实际待脱硫溶液的含硫量而定。
上述的快速启动步骤，延长了吸收塔中待处理沼气与碱液的接触时间，促进碱液吸收沼气中的H2S和CO2，启动溶液中CO2作为碳源，硫氢化物作为能量来源，能够促进微氧硫微螺菌与硫碱弧菌的增殖，同时有效抑制两种微生物之间的拮抗作用；初期微氧脱硫反应器内无溶液，启动溶液通过布水管喷到生物载体上，增加载体上的生物量，也能促进启动溶液与微生物反应，快速成膜。
附图说明
图1为所述沼气净化系统的结构示意图；
图2为螺旋状的玉米芯生物炭的示意图。
附图中，1-吸收塔，2-干燥床，3-吸附塔，4-微氧脱硫反应器，5-pH调节池，6-过滤池，7-碱液储罐，8-溢流区，9-氧化区，10-沉淀区，11-布水管，12-生物载体，13-超声振动杆，14-温度控制器，15-充氧泵，16-微氧显示器，17-ORP探头，18-pH探头，19-pH/离子选择电极测定仪，20-硫化氢吸收池，21-主进气管，22-主抽气管，23-净化沼气储罐，24-CO2储罐。
具体实施方式
以下实施例和对比例均采用鸡粪与麦秆以6:1的质量比混合进行厌氧发酵产生待处理沼气，待处理沼气中甲烷的含量为50％～60％，CO2的含量为25％～30％，H2S的含量为10％～15％，水分的含量为5％～10％，以上均是体积百分数。
实施例1
本实施例所述的沼气脱硫除水脱二氧化碳的综合处理方法，包括以下步骤：
S100：将待处理沼气从吸收塔1的下部输入吸收塔1，吸收塔1的顶部喷撒碱液，碱液吸收待处理沼气中的H2S，并形成待脱硫溶液，吸收塔1顶部输出待干燥沼气；
S200：所述待脱硫溶液和氧气输入微氧脱硫反应器4，微氧脱硫反应器4内部布设生物载体12，所述载体上负载微氧硫微螺菌与硫碱弧菌的混合菌剂，待脱硫溶液与所述载体接触，并进行氧化反应，生成硫单质和中间溶液；所述硫单质在微氧脱硫反应器4的下部进行沉淀分离；
S300：所述中间溶液溢流至pH调节池5，去除过量的CO3 2-和SO4 2-之后，再输入过滤池6，经过沉淀后，得到回收碱液，回收碱液从吸收塔1顶部输入吸收塔1，继续吸收待处理沼气中的H2S；
由出气口排出待干燥沼气输入所述硫化氢吸收池20，进一步吸收残留的H2S。所述硫化氢吸收池20内的溶液为Na2CO3和NaHCO3组成的缓冲溶液，脱硫原理和浓度与吸收塔相同；
S400：步骤S100得到的所述待干燥沼气输入干燥床2去除水分，得到干燥沼气；
干燥床中设有干燥剂，干燥机为活性氧化铝，其堆积密度为650kg/m3；
S500：所述干燥沼气输入吸附塔3，吸附塔3内设有吸附剂填料，吸附CO2，净化的沼气输出吸附塔3；然后，吸附塔3内压力降低，吸附剂填料中的CO2解吸出来，输出吸附塔3。
上述综合处理方法使用沼气净化系统实施，如图1所示，所述沼气净化系统包括依次连接的吸收塔1、干燥床2和若干个吸附塔3，吸收塔1的出气口通过管路连接干燥床2的进口，干燥床2的出口通过管路并联吸附塔3；
吸收塔1的第一出液口通过管道依次连接微氧脱硫反应器4、pH调节池5和过滤池6，过滤池6的出口通过管道连接吸收塔1的进液口。
所述吸收塔1的顶部设有第一进液口，上部设有出气口，下部设有进气口，底部设有第一出液口；所述待处理沼气由进气口输入吸收塔1，第一进液口并联碱液储罐7和过滤池6。
所述微氧脱硫反应器4由上至下包括溢流区8、氧化区9和沉淀区10，氧化区9的顶部的侧壁设有第二进液口，第二进液口通过管道连接所述第一出液口，用于将吸收塔1中的待脱硫溶液输入氧化区9；
氧化区9内设有布水器和生物载体12，布水器连接第二进液口；
沉淀区10的底部设有排泄口，用于排出固体硫物质；
溢流区8的侧壁上设有第二出液口，第二出液口通过管道连接pH调节池5，用于将中间溶液排入pH调节池5。所述pH调节池5连接加药器，加药器储存生石灰。
所述布水器包括由上至下排列的若干层布水管11，每个布水管11均匀设置若干个喷嘴，所述生物载体12为负载有微生物的固体颗粒，铺设在布水管11上使得待脱硫溶液与生物载体12相接触。所述生物载体12为玉米芯生物炭。
所述氧化区9的侧壁设有若干个由上至下设置的超声振动杆13，超声振动杆13的振动端贯穿侧壁伸入氧化区9内部，振动氧化区9内的液体。
所述氧化区9的内部设有温度探头，并连接微氧脱硫反应器4外部的温度控制器14。所述溢流区8的内部设有ORP探头17和pH探头18，并连接微氧脱硫反应器4外部的pH/离子选择电极测定仪19。
所述氧化区9的底部设有曝气管，曝气管的进气口依次连接微氧脱硫反应器4外部的充氧泵15和微氧显示器16。
所述吸收塔1与干燥床2之间连接硫化氢吸收池20，去除待干燥沼气残留的H2S，干燥床2为(型号：GLP10，厂家：浙江钱江伟岸干燥设备有限公司)。
所述干燥床2的出口通过管路依次连接第一流量计、第一阀门和第一压力表，为进入吸附塔3准备适宜的压力条件。
每个吸附塔3的直径为200mm，高度为1200mm，吸附塔3的底部设有底部开口，每个底部开口通过一个支管和一个三通阀门连接主进气管21和主抽气管22，主进气管21连接所述第一压力表；主抽气管22依次连接第二阀门、第二压力表和真空泵，用于调节和显示吸附塔3的解吸压力。
本实施例包括两个吸附塔3，第一吸附塔3的底部开口依次连接第一支管和第一三通阀，第一三通阀的另外两个开口分别连接主进气管21和主抽气管22；第二吸附塔3的底部开口依次连接第二支管和第二三通阀，第二三通阀的另外两个开口分别连接主进气管21和主抽气管22。
所述吸附塔3的顶部设有顶部开口，每个吸附塔3的顶部开口通过管路并联净化沼气储罐23和CO2储罐24，净化沼气储罐23的上游设有二氧化碳监测仪，CO2储罐24的上游设有第三压力表和第三阀门，用于实时监测控制排出的CO2的压力。
步骤S100中，待处理沼气的进塔流速为0.5m3/h，进塔压力为0.15MPa；待处理沼气与碱液接触时间为0.5s。
步骤S100中，将待处理沼气从所述进气口自下而上地通入吸收塔1，碱液为微氧硫微螺菌与硫碱弧菌混合菌剂的细胞培养液与Na2CO3和NaHCO3组成的缓冲溶液，pH值为7.5-8.5，其中，Na2CO3和NaHCO3的浓度均为0.1mol/L，所述细胞培养液为所述菌剂的活化培养方法制得的微氧硫微螺菌菌剂和硫碱弧菌菌剂以1:1的质量比制得的混合菌剂。所述细胞培养液的体积分数均为2vol％。
碱液从第一进液口自上而下由喷入塔内，硫化氢气体与该碱液逆流接触，并被吸收形成含有硫氢化物的溶液，即为待脱硫溶液；待脱硫溶液由所述第一出液口排出吸收塔1；脱硫后的沼气形成待干燥沼气，并由所述出气口排出吸收塔1。
步骤S200包括以下步骤：
(1)所述待脱硫溶液由第二进液口输入微氧脱硫反应器的氧化区9，并经布水器均匀喷洒在生物载体12上；同时，氧气依次通过充氧泵15和曝气管输入氧化区9；
由充氧泵和微氧显示器控制曝气管输入的氧气量为0.5mg/L；
(2)待脱硫溶液在氧气存在下，与生物载体上的微氧硫微螺菌和硫碱弧菌混合菌剂发生氧化反应，生产硫单质，脱除硫氢化物，即得到中间溶液；
由所述温度探头、ORP探头17和pH探头18实时监测，分别控制微氧脱硫反应器内的氧化还原电位为-140～-160mV，溶液的pH值为7.5，温度为28℃；
(3)步骤(2)得到的硫单质在自身重力和所述超声振动杆13的振动作用下，掉落至沉淀区10，并由所述排泄口排出微氧脱硫反应器4；
步骤S300包括以下步骤：
(4)步骤(2)得到的中间溶液经过溢流区8，由第二出液口输送至pH调节池5，加药器将生石灰投入pH调节池5，调节pH值为7.5，生石灰与中间溶液中过量的CO3 2-和SO4 2-反应生成碳酸钙和硫酸钙沉淀；
(5)pH调节池5的料液输入过滤池6后，碳酸钙和硫酸钙在过滤池6进行沉淀，得到回收碱液，回收碱液从吸收塔1的第一进液口输入吸收塔，作为新鲜碱液的补充，继续吸收待处理沼气中的H2S，实现碱液的循环再生。
步骤S500包括以下步骤：
(6)所述干燥沼气由干燥床2的出口输出，依次经过第一流量计、第一阀门和第一压力表输入主进气管21，再经过每个吸附塔3对应的三通阀门和底部开口，输入对应的吸附塔3；
第一压力表的压力即吸附塔内的吸附压力为0.5MPa，第一流量计显示的进塔气速为20m3/(m2·h)；
(7)干燥沼气与吸附塔3内的吸附剂相接触，干燥沼气中的CO2被吸收，实现甲烷与二氧化碳的分离，净化的沼气由吸附塔3的顶部开口输送至净化沼气储罐23；
所述吸附剂为5A分子筛，其填充密度为600kg/m3；
(8)通过真空泵和主抽气管22对吸附塔3进行抽气，降低吸附塔内的压力，使得CO2从吸附剂上解吸出来，CO2依次通过第三压力表和第三阀门，排入CO2储罐24；
真空泵的抽真空压力即第二压力表显示的压力为-0.02Mpa，解吸时间为2.5h；吸附塔内的压力为0.2Mpa。
本发明所述的综合处理方法，在步骤S100之前还包括菌剂的活化培养方法、玉米芯生物炭的制备方法和混合菌剂的固载方法。所述菌剂的活化培养方法，包括以下步骤：
(a)用接种环分别从微氧硫微螺菌和硫碱弧菌的甘油保藏管中刮取2环菌种，再分别接种于两个灭菌的液体培养基中，并于摇床内振荡培养，得到微氧硫微螺菌菌悬液和硫碱弧菌菌悬液；
摇床内的振荡培养条件为30℃、150r/min，培养至OD600为0.6-0.8为止；
(b)按照2wt％的接种量，分别从微氧硫微螺菌菌悬液和硫碱弧菌菌悬液吸取菌悬液，再分别接种于两个新的灭菌的液体培养基中，并于摇床内30℃、150r/min振荡培养24h，得到微氧硫微螺菌菌剂和硫碱弧菌菌剂。
所述微氧硫微螺菌的液体培养基组成为30g/L Na2S2O3、30g/L NaHCO3、5g/LNaOH、10g/L NaCl、0.5g/L NH4Cl、0.5g/L KNO3、2.0g/L K2HPO4、0.1g/L MgCl2，微氧硫微螺菌的液体培养基在120℃下灭菌30-40min备用；
所述硫碱弧菌的液体培养基组成为58.8g/L NaHCO3、5g/L NaOH、2.05g/LK2HPO4·3H2O、0.27g/L NH4Cl、0.5g/L KNO3、1.02g/L MgCl2·6H2O和微量元素；所述微量元素组成为：200mg/L FeSO4·7H2O、10mg/L ZnSO4·7H2O、3mg/L MnCl2·4H2O、1mg/L CuCl2·2H2O，20mg/L CoCl2·6H2O、2mg/L NiCl2·6H2O；硫碱弧菌的液体培养基在120℃下灭菌30-40min备用。
所述玉米芯生物炭的制备方法为：将晒干的玉米芯粉碎、干燥后，在300℃下限氧热解2h，冷却后粉碎、过筛，取粒径为0.25-2.5cm的部分作为玉米芯生物炭。
所述混合菌剂的固载方法为：将玉米芯生物炭在120℃下灭菌30min后，玉米芯生物炭、微氧硫微螺菌菌剂和硫碱弧菌菌剂按照质量比10:0.5:0.5进行混合均匀，充分接触10min后，8000r/min离心10min，然后进行分离，得到的固体即为混合菌剂的玉米芯生物炭，其中有效活菌数为3×109CFU/mL。
实施例2
本实施例所述的沼气脱硫除水脱二氧化碳的综合处理方法和沼气净化系统，与实施例1相同，区别在于，所述玉米芯生物炭的制备方法为：将晒干的棒状的玉米芯进行切割，得到周边为螺旋镂空片状、中心为实心棒状的胚体；将所述胚体在300℃下限氧热解2h，冷却后，得到玉米芯生物炭；将整段的玉米芯生物炭截断为长度20cm的小段，再将每段的中心实心部分贯穿在转轴上，同一根转轴上相邻两段玉米芯生物炭的间隔为1cm。
所述胚体与玉米芯生物炭的形状相同，只是热解碳化胚体的大部分有机质，玉米芯生物炭的孔隙变得更为密集丰富了，性能也更为稳定。
如图2所示，所述玉米芯生物炭的中心的实心棒状的直径为1cm，外部为螺旋片状实体沿着中心的实心棒的外表面均匀缠绕，即剔除两个相邻片体之间的玉米芯，形成镂空部分，两个相邻的片体的间距为0.5cm。
所述沼气净化系统方面，将四个串有负载的玉米芯生物炭的所述转轴水平安装在微氧脱硫反应器的氧化区内，且一个转轴位于上下两个相邻的布水管11之间，使得每个布水管11的下方均设有一个转轴，所有转轴的一端贯穿微氧脱硫反应器侧壁连接驱动电机。
实施例1中由于生物载体为颗粒状，易于携带混合菌剂流失，经过相同的脱硫运行时间(15天)后，实施例1的硫单质的回收率比实施例2降低了10％，间接表明，螺旋状的玉米芯生物炭稳定性较好，不易携带混合菌剂流失。
实施例3
本实施例所述的沼气脱硫除水脱二氧化碳的综合处理方法和沼气净化系统，与实施例2相同，区别在于，所述混合菌剂的固载方法为：
(c)向所述转轴上的玉米芯生物炭表面喷撒水，直至玉米芯生物炭有水自然滴下；
(d)向所述玉米芯生物炭表面喷撒75vol％的乙醇溶液，直至玉米芯生物炭有液体自然滴下，得到消毒后的玉米芯生物炭；
(e)将消毒后的玉米芯生物炭直接放入水中浸泡30min，同时转动转轴，使得乙醇充分溶出，得到浸润后的玉米芯生物炭；
(f)将步骤(b)得到的微氧硫微螺菌菌剂和硫碱弧菌菌剂按照质量比1:1混合均匀，得到混合菌剂；再将浸润后的玉米芯生物炭直接浸泡在混合菌剂中，同时转动转轴，使得微氧硫微螺菌和硫碱弧菌负载到浸润后的玉米芯生物炭上，得到负载的玉米芯生物炭。
由于螺旋状玉米芯生物炭的比表面积不如颗粒状玉米芯生物炭的比表面积大，所以要想获得与颗粒状玉米芯生物炭相当的脱硫效果，需提高螺旋状玉米芯生物炭的生物负载量。经过相同的脱硫运行时间(15天)后，实施例3与实施例1的脱硫效果大致相当，说明，使用本实施例的混合菌剂的固载方法能够获得良好的生物负载量。
实施例4
本实施例所述的沼气脱硫除水脱二氧化碳的综合处理方法和沼气净化系统，与实施例3相同，区别在于，在所述混合菌剂的固载和步骤S100之间，还包括快速启动步骤，包括：
(g)所述吸收塔1内部设置五层可拆卸的水平塔板，所述塔板上均匀密布通孔，用于待处理沼气和碱液通过，塔板用于延长待处理沼气和碱液的接触时间；
(h)待处理沼气从吸收塔的下部输入吸收塔1，吸收塔的顶部喷撒碱液，待处理沼气和碱液通过塔板接触，碱液吸收待处理沼气中的H2S和CO2，并形成启动溶液，吸收塔顶部输出待干燥沼气；本步骤的碱液与步骤100的碱液相同；
(i)所述启动溶液通过布水管11输入微氧脱硫反应器的氧化区9，微氧脱硫反应器通入氧气，此时微氧脱硫反应器为空；
步骤(g)的转轴转动，启动溶液喷撒并落在负载有混合菌剂的玉米芯生物炭上，进行氧化反应，培养并生成生物膜，生产的硫单质随着转轴转动而掉落；
(j)随着启动溶液的持续输入，微氧脱硫反应器4内的液位逐渐升高至从第二出液口溢流至pH调节池5和过滤池6，超声振动杆13振动，促进启动溶液与玉米芯生物炭的混合菌剂接触，同时使得硫单质掉落；
(k)pH调节池5投加生石灰去除过量的CO3 2-和SO4 2-，pH调节池的pH值为7.5，过滤池6沉淀过滤碳酸钙和硫酸钙，然后将滤液输回吸附塔1；
(l)直至转轴上的玉米芯生物炭形成合格的生物膜之后，撤除吸收塔内的塔板，后续进行所述步骤S100。形成合格的生物膜的标准为，单个转轴连同其上的生物载体相比于步骤(h)之前的转轴和生物载体的质量增加20％。
步骤(i)和(j)中，由充氧泵和微氧显示器控制曝气管输入的氧气量为0.5mg/L；步骤(j)中，由所述温度探头、ORP探头和pH探头实时监测，分别控制微氧脱硫反应器内的氧化还原电位为-140～-160mV，溶液的pH值为7.5，温度为28℃；
使用转轴式生物载体时，步骤S200中，就要保持转轴转动。
本发明规定，微氧脱硫反应器内玉米芯生物炭上负载微生物的质量达到玉米芯生物炭的20％时，即认为微氧脱硫反应器的启动过程完成，后续可以进行正常脱硫了。本实施例1-3完成启动过程的时间分别为3天、4天和3天，而实施例4完成启动过程的时间为1.5天。
实施例5
本实施例所述的沼气脱硫除水脱二氧化碳的综合处理方法和沼气净化系统，与实施例4相同，区别在于，所述玉米芯生物炭的制备方法中，胚体经过热解后，温度自然降至180℃时，在热解后的胚体的表面均匀播撒Fe3O4粉末，Fe3O4粉末与玉米芯生物炭的质量比为0.005:1。
实施例6
本实施例所述的沼气脱硫除水脱二氧化碳的综合处理方法和沼气净化系统，与实施例5相同，区别在于，Fe3O4粉末与玉米芯生物炭的质量比为0.015:1。
实施例7
本实施例所述的沼气脱硫除水脱二氧化碳的综合处理方法和沼气净化系统，与实施例5相同，区别在于，Fe3O4粉末与玉米芯生物炭的质量比为0.004:1。
表1实施例1、4和5-7的脱硫运行周期比较
由上表可知，使用螺旋状玉米芯生物炭能有效防止生物载体和混合菌剂的流失，延长脱硫运行周期，加入Fe3O4粉末(磁场)后，也能够有效延长脱硫运行周期。而且，以上各实施例采用所述的沼气脱硫除水脱二氧化碳的综合处理方法，产生的净化的沼气中CO2含量均不超过0.5％，水分含量均不超过0.5％，H2S含量均不超过0.04％，实施例3、4、5的净化的沼气中甲烷可达98.10％～99.58％的纯度，硫单质的回收率可达98.5％～99.3％，对待处理沼气达到了良好的净化效果。
对比例1
本对比例所述的沼气脱硫除水脱二氧化碳的综合处理方法和沼气净化系统，与实施例1相同，区别在于，生物载体上为单一微生物微氧硫微螺菌，结果硫单质的回收率为96.53％。
对比例2
本对比例所述的沼气脱硫除水脱二氧化碳的综合处理方法和沼气净化系统，与实施例1相同，区别在于，生物载体为塑料材质，形状与实施例1的生物载体相同，结果硫单质的回收率为95.41％。

Claims (7)

1.一种沼气脱硫除水脱二氧化碳的综合处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100：将待处理沼气从吸收塔的下部输入吸收塔，吸收塔的顶部喷撒碱液，碱液吸收待处理沼气中的H2S，并形成待脱硫溶液，吸收塔顶部输出待干燥沼气；
S200：所述待脱硫溶液和氧气输入微氧脱硫反应器，微氧脱硫反应器内部布设生物载体，所述载体上负载微氧硫微螺菌与硫碱弧菌的混合菌剂，待脱硫溶液与所述载体接触，并进行氧化反应，生成硫单质和中间溶液；所述硫单质在微氧脱硫反应器的下部进行沉淀分离；
S300：所述中间溶液溢流至pH调节池，去除过量的CO3 2-和SO4 2-之后，再输入过滤池，经过沉淀后，得到回收碱液，回收碱液从吸收塔顶部输入吸收塔，继续吸收待处理沼气中的H2S；
S400：步骤S100得到的所述待干燥沼气输入干燥床去除水分，得到干燥沼气；
S500：所述干燥沼气输入吸附塔，吸附塔内设有吸附剂填料，吸附CO2，净化的沼气输出吸附塔；然后，吸附塔内压力降低，吸附剂填料中的CO2解吸出来，输出吸附塔；
所述生物载体为玉米芯生物炭，在步骤S100之前还包括玉米芯生物炭的制备方法：将晒干的棒状的玉米芯进行切割，得到周边为螺旋镂空片状、中心为实心棒状的胚体；将所述胚体在300℃下限氧热解2-2.5h，冷却后，得到玉米芯生物炭；将整段的玉米芯生物炭截断为长度5-20cm的小段，再将每段的中心实心部分贯穿在转轴上，同一根转轴上相邻两段玉米芯生物炭的间隔为0.5-1cm；
所述胚体经过热解后，温度自然降至150-180℃时，在热解后的胚体的表面均匀播撒Fe3O4粉末，使得Fe3O4粉末利用余热比较牢固的固载在玉米芯生物炭上，使得玉米芯生物炭具有磁性，Fe3O4粉末与玉米芯生物炭的质量比为(0.005-0.015):1；
所述微氧脱硫反应器由上至下包括溢流区、氧化区和沉淀区，氧化区内设有布水器和生物载体，布水器用于输入待脱硫溶液；所述布水器包括由上至下排列的若干层布水管，每个布水管均匀设置若干个喷嘴；
所述氧化区的侧壁设有若干个由上至下设置的超声振动杆，超声振动杆的振动端贯穿侧壁伸入氧化区内部，振动氧化区内的液体；
在步骤S100之前还包括混合菌剂的固载方法，所述混合菌剂的固载方法为：
(c)向所述转轴上的玉米芯生物炭表面喷撒水，直至玉米芯生物炭有水自然滴下；
(d)向所述玉米芯生物炭表面喷撒75vol％的乙醇溶液，直至玉米芯生物炭有液体自然滴下，得到消毒后的玉米芯生物炭；
(e)将消毒后的玉米芯生物炭直接放入水中浸泡20-60min，同时转动转轴，使得乙醇充分溶出，得到浸润后的玉米芯生物炭；
(f)将微氧硫微螺菌菌剂和硫碱弧菌菌剂按照质量比1:1混合均匀，得到混合菌剂；再将浸润后的玉米芯生物炭直接浸泡在混合菌剂中，同时转动转轴，使得微氧硫微螺菌和硫碱弧菌负载到浸润后的玉米芯生物炭上，得到负载的玉米芯生物炭；
所述综合处理方法在所述混合菌剂的固载和步骤S100之间，还包括快速启动步骤，包括：
(g)将若干个串有负载的玉米芯生物炭的所述转轴水平安装在微氧脱硫反应器的氧化区内，且一个转轴位于上下两个相邻的布水管之间，使得每个布水管的下方均设有一个转轴，所有转轴的一端贯穿微氧脱硫反应器侧壁连接驱动电机；
所述吸收塔内部设置若干层可拆卸的水平塔板，所述塔板上均匀分布若干通孔，用于待处理沼气和碱液通过，塔板用于延长待处理沼气和碱液的接触时间；
(h)待处理沼气从吸收塔的下部输入吸收塔，吸收塔的顶部喷撒碱液，待处理沼气和碱液通过若干层塔板接触，碱液吸收待处理沼气中的H2S和CO2，并形成启动溶液，吸收塔顶部输出待干燥沼气；
(i)所述启动溶液通过布水管输入微氧脱硫反应器的氧化区，微氧脱硫反应器通入氧气，此时微氧脱硫反应器为空；
步骤(g)的转轴转动，启动溶液喷撒并落在负载有混合菌剂的玉米芯生物炭上，进行氧化反应，培养并生成生物膜，生产的硫单质随着转轴转动而掉落；
(j)随着启动溶液的持续输入，微氧脱硫反应器内的液位逐渐升高，再溢流至pH调节池和过滤池，超声振动杆振动，促进启动溶液与玉米芯生物炭的混合菌剂接触，同时使得硫单质掉落；
(k)pH调节池投加生石灰去除过量的CO3 2-和SO4 2-，过滤池沉淀过滤碳酸钙和硫酸钙，然后将滤液输回吸附塔；
(l)直至转轴上的玉米芯生物炭形成合格的生物膜。
2.根据权利要求1所述的综合处理方法，其特征在于，所述的综合处理方法使用沼气净化系统实施，所述沼气净化系统包括依次连接的吸收塔、干燥床和若干个吸附塔，吸收塔的出气口通过管路连接干燥床的进口，干燥床的出口通过管路并联吸附塔；
吸收塔的第一出液口通过管道依次连接微氧脱硫反应器、pH调节池和过滤池，过滤池的出口通过管道连接吸收塔的进液口。
3.根据权利要求2所述的综合处理方法，其特征在于，所述氧化区的顶部的侧壁设有第二进液口，第二进液口通过管道连接所述第一出液口，用于将吸收塔中的待脱硫溶液输入氧化区；
布水器连接第二进液口；
沉淀区的底部设有排泄口，用于排出固体硫物质；
溢流区的侧壁上设有第二出液口，第二出液口通过管道连接pH调节池，用于将中间溶液排入pH调节池。
4.根据权利要求3所述的综合处理方法，其特征在于，步骤S100中，碱液为微氧硫微螺菌与硫碱弧菌混合菌剂的细胞培养液与Na2CO3和NaHCO3的混合缓冲溶液。
5.根据权利要求1所述的综合处理方法，其特征在于，步骤S200中，输入的氧气量为0.3-1.0mg/L，微氧脱硫反应器内的氧化还原电位为-140～-160mV，溶液的pH值为7-8，温度为25-30℃。
6.根据权利要求1所述的综合处理方法，其特征在于，所述的综合处理方法，在步骤S100之前还包括菌剂的活化培养方法，所述菌剂的活化培养方法，包括以下步骤：
(a)分别从微氧硫微螺菌和硫碱弧菌的甘油保藏管中提取菌种，再分别接种于两个灭菌的液体培养基中，并于摇床内振荡培养，得到微氧硫微螺菌菌悬液和硫碱弧菌菌悬液；
(b)分别从微氧硫微螺菌菌悬液和硫碱弧菌菌悬液吸取菌悬液，再分别接种于两个新的灭菌的液体培养基中，并于摇床内振荡培养，得到微氧硫微螺菌菌剂和硫碱弧菌菌剂。
7.根据权利要求6所述的综合处理方法，其特征在于，所述微氧硫微螺菌的液体培养基组成为30g/L Na2S2O3、30g/L NaHCO3、5g/L NaOH、10g/L NaCl、0.5g/L NH4Cl、0.5g/L KNO3、2.0g/L K2HPO4、0.1g/L MgCl2；
所述硫碱弧菌的液体培养基组成为58.8g/L NaHCO3、5g/L NaOH、2.05g/LK2HPO4·3H2O、0.27g/L NH4Cl、0.5g/L KNO3、1.02g/L MgCl2·6H2O和微量元素；
所述微量元素组成为：200mg/L FeSO4·7H2O、10mg/L ZnSO4·7H2O、3mg/LMnCl2·4H2O、1mg/L CuCl2·2H2O，20mg/L CoCl2·6H2O、2mg/L NiCl2·6H2O；
微氧硫微螺菌的液体培养基和硫碱弧菌的液体培养基分别在120℃下灭菌30-40min备用。
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