[發(fā)明專利]沼氣厭氧生物脫硫設(shè)備及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010584540.0
• 申請日: 2010-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN102010768A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓洪軍;周飛祥;歐陽力;張怡
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C10L3/10
• 分類號(hào): C10L3/10;B01D53/84;B01D53/52;C01B17/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 徐愛萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種沼氣生物脫硫設(shè)備及方法，具體涉及一種沼氣厭氧生物脫硫設(shè)備及方法。

背景技術(shù)

隨著工農(nóng)業(yè)廢棄物厭氧生物處理技術(shù)的廣泛應(yīng)用，沼氣作為一種可再生的生物質(zhì)能源，在化石能源日益匱乏的今天，越來越受到人們的關(guān)注和重視。正常狀態(tài)下，沼氣的主要成分為甲烷(50％到70％)和二氧化碳(30％到40％)，并含有少量的一氧化碳，氫氣、硫化氫、氧氣和氮?dú)獾取Ｕ託庵械牧蚧瘹洚a(chǎn)生于蛋白質(zhì)和其他含硫化合物的降解過程.因此硫化氫濃度取決于沼氣發(fā)生器的進(jìn)料情況.并在0.1％和2％之間變化。硫化氫濃度過高是沼氣作為燃?xì)馐褂米畲蟮南拗埔蛩刂唬驗(yàn)榱蚧瘹鋵?duì)燃燒動(dòng)力設(shè)備和金屬管道具有很強(qiáng)的腐蝕作用，并且還會(huì)引發(fā)潤滑油的變質(zhì)從而加速發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損；此外，沼氣在經(jīng)過燃燒后，硫化氫會(huì)轉(zhuǎn)化為硫的氧化物(SO_X)并釋放到空氣中，造成大氣污染。因此，在沼氣燃燒利用之前，必須去除其中的硫化氫。

常用的沼氣脫硫方式有化學(xué)法和生物法。化學(xué)脫硫通常采用干法氧化鐵吸收的方法，在常溫下將沼氣通過脫硫劑床層，沼氣中的H₂S與活性氧化鐵接觸，生成三硫化二鐵，然后含有硫化物的脫硫劑與空氣中的氧接觸，當(dāng)有水存在時(shí)，鐵的硫化物又轉(zhuǎn)化為氧化鐵和單質(zhì)硫。這種脫硫再生過程可循環(huán)進(jìn)行多次，直至氧化鐵脫硫劑表面的大部分空隙被硫或其他雜質(zhì)覆蓋而失去活性為止。化學(xué)脫硫需要使用脫硫劑，而且當(dāng)沼氣中硫化氫含量較高時(shí)，脫硫劑更換頻繁，不但增加成本，而且操作起來比較困難。失活的脫硫劑若不妥善處置易造成二次污染。

生物脫硫是替代化學(xué)脫硫的一種新技術(shù)，它能夠在很多方面克服化學(xué)脫硫的不足。在生物脫硫過程中，涉及兩大類微生物，即光能自養(yǎng)型微生物和化能自養(yǎng)型微生物。

近幾年，國內(nèi)外對(duì)于利用化能自養(yǎng)型微生物脫硫的研究比較多，最成熟的代表菌是T.f菌(氧化亞鐵硫桿菌)。荷蘭、德國、日本、美國等國在這方面取得了一些成功，也有幾個(gè)生物脫硫專利。有：(1)荷蘭Paques公司開發(fā)的“氣體脫硫方法”與“生物脫出硫化物的方法”可將氣流中的硫化氫轉(zhuǎn)化為元素硫并分離出去，從而脫硫；(2)日本的KATO?REIHO等發(fā)明的“沼氣生物脫硫系統(tǒng)”通過硝化液與沼氣逆向接觸，吸收、氧化沼氣中的硫化氫；(3)日本的Suzuki?Tsuneo等開發(fā)的“脫硫方法與脫硫設(shè)置”將沼液導(dǎo)入生物脫硫塔內(nèi)，并放入載體固定硫細(xì)菌從而去除沼氣中的硫化氫；(4)Ike?Take開發(fā)的“生物脫硫裝置”將好氧曝氣污泥噴入脫硫塔內(nèi)與含硫氣體逆向接觸脫硫，脫硫污泥回流入曝氣池中進(jìn)行再生活化；(5)青島建工學(xué)院發(fā)明的“生物氧化催化脫硫裝置”利用生物填料裝置脫硫，含硫液體進(jìn)入另外的再生活化裝置中曝氣活化。

在光能自養(yǎng)型微生物技術(shù)去除沼氣中的硫化氫方面，光能自養(yǎng)型細(xì)菌是一種較為理想的微生物，因?yàn)樗芾脽o機(jī)碳源，同時(shí)這種微生物的脫硫效率高，并且代謝產(chǎn)物單質(zhì)硫釋放在細(xì)胞外部，比較容易分離。

光能自養(yǎng)型細(xì)菌能夠?qū)⒘蚧镅趸癁閱钨|(zhì)硫，其生長只對(duì)光、C0₂和無機(jī)營養(yǎng)物有要求，并且要保持嚴(yán)格的厭氧環(huán)境。光能自養(yǎng)型細(xì)菌不能移動(dòng).并且在胞外沉積單質(zhì)硫。光能自養(yǎng)型細(xì)菌將C0₂還原為碳水化合物、并將S^2-氧化為S⁰的總光化學(xué)反應(yīng)如式

光能自養(yǎng)型細(xì)菌表現(xiàn)吸光性的活體光吸收頻譜范圍在350和850mm之間，并在760mm時(shí)出現(xiàn)峰值。

但是，由于在反應(yīng)過程中生成硫的微顆粒后，透光率將大大降低，從而影響脫硫效率等原因使得目前世界上關(guān)于光能自養(yǎng)型微生物處理硫化氫的裝置的研制幾乎處于空白，業(yè)內(nèi)人士也普遍認(rèn)為控制光照強(qiáng)度和解決單質(zhì)硫的分離問題是其脫硫的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的光能自養(yǎng)型微生物脫硫過程中生成硫的微顆粒后，透光率降低，從而影響脫硫效率的問題，進(jìn)而提供一種沼氣厭氧生物脫硫設(shè)備及方法。