[發明專利]廢水中氮與沼氣中硫同時脫出的方法

無效

• 申請號: 201110205352.7
• 申請日: 2011-07-21
• 公開（公告）號: CN102276118A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 鄧良偉;陳子愛
• 申請（專利權）人: 農業部沼氣科學研究所
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C10L3/10
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 毛光軍

技術領域

本發明涉及氣體分離凈化技術，具體是一種廢水中氮與沼氣中硫同時脫出的方法，適用于畜禽養殖廢棄物、高濃度工業有機廢水、城市污水廠剩余污泥、作物秸稈以及有機垃圾等厭氧消化處理沼氣工程產生的沼氣的脫硫凈化處理，也適宜于垃圾填埋氣或者天然氣的脫硫。

背景技術

沼氣發酵原料如畜禽養殖廢棄物、高濃度工業有機廢水、城市污水廠剩余污泥、作物秸稈以及有機垃圾等都是生物質類物質，含有相當數量的有機硫或無機硫，在厭氧消化過程中被轉化成硫化氫，而隨沼氣排除，因此，沼氣中都含有一定數量的硫化氫。硫化氫不僅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；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；硫化氫還具有極強的急性毒性，硫化氫含量達0.6mg/L時可使人在0.5~1h內致死，含量在1.2~2.8mg/L時可使人立即致死。因此，為了達到安全利用和環境保護的目標，必須在使用前對沼氣進行人工脫硫處理。

目前，沼氣中硫化氫脫除方法主要有物理化學法（包括干法脫硫、濕法脫硫）和生物法。物理化學法中，干法脫硫是采用粉狀或顆粒脫硫劑?(如：鐵系、鋅系、銅系、鈣系化合物、復合金屬氧化物以及堿性固體、分子篩、活性炭類等)來脫除硫化氫。而濕法脫硫主要采用液體吸附劑（如：砷基化合物、鐵螯合物、三氯化鐵、萘醌、蒽醌二磺酸鹽、雙核酞菁鈷磺酸、堿性溶液等）?來去除硫化氫。物理化學法脫硫過程基本上是以吸附劑或者脫硫劑吸附硫化氫或與硫化氫反應生成硫化物，再以氧氣為電子受體將硫化氫（硫化物）氧化成單質硫，使吸附劑或者脫硫劑再生。由于物理化學脫硫方法存在能耗高、處理費用昂貴，污泥處置難等缺點，近年來生物脫硫受到了高度重視，研究較多的是光合細菌和無色硫細菌脫硫。光合細菌在硫的轉化過程中需要大量的輻射能，同時生成硫的微顆粒后，使廢水變得混濁，透光率將大大降低，從而影響脫硫效率，因此，光合細菌脫硫受到很大限制。無色硫細菌在代謝過程中可將代謝產物硫顆粒釋放到細胞外，在好氧且氧的濃度為生化反應限速因素或者硫化物負荷較高的狀態下，可以達到脫硫目的，與光合細菌脫硫相比，無色硫細菌脫硫更具優勢，研究得比較深入，并且在工程上已經應用。無色硫細菌脫硫與物理化學脫硫在本質上是相同的，需要提供氧作為電子受體，因此需要消耗能量供應氧氣(空氣)，并且氧氣(空氣)供應量不易控制，氧氣殘留在沼氣中容易引起爆炸危險。

發明內容

本發明的目的在于克服現有沼氣中硫化氫脫除方法存在的上述問題，提供一種廢水中氮與沼氣中硫同時脫出的方法，本發明將廢水脫氮與沼氣脫硫兩個過程鏈接起來，形成以廢水中硝酸鹽或亞硝酸鹽為電子受體，沼氣中硫化氫為電子供體的同時脫氮脫硫新工藝。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種廢水中氮與沼氣中硫同時脫出的方法，其特征在于：廢水經過厭氧消化單元厭氧消化后，厭氧消化液進入生物砂濾單元進行氮的轉化，厭氧消化單元產生的沼氣與生物砂濾單元的出水進入脫氮脫硫單元同時去除廢水中的氮以及沼氣中的硫。

所述廢水或經過預處理的廢水進入厭氧消化單元，厭氧消化單元中的厭氧微生物將廢水中有機物轉化成沼氣，將有機硫、硫酸鹽轉化成硫化氫，將有機氮轉化成氨態氮，產生的沼氣由沼氣管引出。

所述厭氧消化單元的出水經沉淀后進入生物砂濾單元，生物砂濾單元中的異養微生物將殘余有機物降解，自氧微生物將氨態氮轉化成硝態氮或亞硝態氮。

所述脫氮脫硫單元采用填料鼓泡塔反應器，填料鼓泡塔反應器中培養馴化同時脫氮脫硫微生物，脫氮脫硫微生物附著在填料上或懸浮于反應液中，將硝態氮或亞硝態氮轉化成氮氣，并將硫化氫轉化成單質硫或硫酸鹽。

所述生物砂濾單元的出水從填料鼓泡塔反應器頂部噴淋進入反應器，厭氧消化單元產生的沼氣從填料鼓泡塔反應器底部進入反應器，脫硫處理后的沼氣進入沼氣利用單元或經過貯氣柜后進入沼氣利用單元用作燃氣，脫氮處理后的出水直接排放。

所述厭氧消化單元中的厭氧微生物為水解細菌、產酸細菌或產甲烷菌等。

所述生物砂濾單元中的異養微生物為產堿桿菌或芽胞桿菌等。

所述生物砂濾單元中的自氧微生物為硝化細菌或亞硝化細菌等。

所述脫氮脫硫微生物為脫氮硫桿菌或假單胞菌等。

采用本發明的優點在于：