[發明專利]一種沼氣生物脫硫的節能方法

無效

• 申請號: 201010591471.6
• 申請日: 2010-12-16
• 公開（公告）號: CN102002408A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 韓洪軍;周飛祥;歐陽力;張怡
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 金永煥

技術領域

本發明涉及一種沼氣脫硫方法。

背景技術

隨著工農業廢棄物厭氧生物處理技術的廣泛應用，沼氣作為一種可再生的生物質能源，在化石能源日益匱乏的今天，越來越受到人們的關注和重視。正常狀態下，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、氧氣和氮氣等。沼氣中的硫化氫產生于蛋白質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生器的進料情況.并在0.1％和2％之間變化。硫化氫濃度過高是沼氣作為燃氣使用最大的限制因素之一，因為硫化氫對燃燒動力設備和金屬管道具有很強的腐蝕作用，并且還會引發潤滑油的變質從而加速發動機的磨損；此外，沼氣在經過燃燒后，硫化氫會轉化為硫的氧化物(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法和生物法。化學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，當有水存在時，鐵的硫化物又轉化為氧化鐵和單質硫。這種脫硫再生過程可循環進行多次，直至氧化鐵脫硫劑表面的大部分空隙被硫或其他雜質覆蓋而失去活性為止。化學脫硫需要使用脫硫劑，而且當沼氣中硫化氫含量較高時，脫硫劑更換頻繁，不但增加成本，而且操作起來比較困難。失活得脫硫劑若不妥善處置易造成二次污染。

所謂生物脫硫，就是在適宜的溫度、濕度、養分和微氧條件下，通過脫硫細菌的代謝作用將H₂S轉化為單質硫。反應過程為：

H₂S+2O₂→H₂SO₄

2H₂S+O₂→2S+2H₂O

脫硫微生物菌群的作用結果是將沼氣中的H₂S氣體轉化為單質硫和稀硫酸后達到沼氣脫硫的效果。缺點：過程不易控制，條件要求苛刻，硫化氫會容易被細菌直接轉化為硫的氧化物從而不易從系統中排除。

發明內容

本發明目的是為了解決現有生物脫硫存在過程不易控制，條件要求苛刻，硫化氫容易被細菌直接轉化為硫的氧化物從而不易從系統中排除，而提供的一種沼氣生物脫硫的節能方法。

沼氣生物脫硫的節能方法按以下步驟進行：一、向營養液中投加脫氮硫桿菌和硝化細菌，然后噴灑到填料上，在溫度為27～28℃，pH值為6.7～7.3的條件下培養2周，形成生物膜；二、沼氣與生物膜接觸進行反應，即完成沼氣生物脫硫；其中步驟一中脫氮硫桿菌和硝化細菌的體積比為2∶1；步驟一中營養液的每1L由5g的Na₂S₂O₃·5H₂O、1g的K₂HPO₄、1g的KNO₃、1g的NaHCO₃、0.2g的MgSO₄·7H₂O、1g的NH₄Cl、4g的NaNO₂、0.5g的FeSO₄·7H₂O和余量的蒸餾水組成；步驟一中填料采用兩層聚氨酯泡沫填料，分別為軟質聚氨酯泡沫填料層和硬質聚氨酯泡沫填料層，厚度比為2∶1。

本發明中形成的生物膜內的微生物為脫氮硫桿菌和硝化細菌，這兩種細菌為共生體系；在好氧或厭氧條件下，脫氮硫桿菌利用氧氣或硝酸鹽作為電子受體都可以降解H₂S，硝酸鹽(NO₃^-)在硝化細菌作用下可以從氨的硝化作用中獲得；脫氮硫桿菌可以同時將H₂S氧化為單質硫或硫酸鹽并將硝酸鹽還原為氮氣；脫氮硫桿菌和硝化細菌組成的共生體系，不需要再向脫硫塔中人為添加空氣，通過利用沼氣中含有的氧氣和氨，生物膜內的微生物體系可以達到完全的自給自足。