專利名稱：一種沼氣生物脫硫的節(jié)能方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沼氣脫硫方法。
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?。沼氣中的硫化氫產(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?，因?yàn)榱蚧瘹鋵θ紵齽?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(SOx)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(yǎng)分和微氧條件下，通過脫硫細(xì)菌的代 謝作用將H2S轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫。反應(yīng)過程為H2S+202 — H2SO42H2S+02 — 2S+2H20脫硫微生物菌群的作用結(jié)果是將沼氣中的H2S氣體轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫和稀硫酸后達(dá)到 沼氣脫硫的效果。缺點(diǎn)過程不易控制，條件要求苛刻，硫化氫會(huì)容易被細(xì)菌直接轉(zhuǎn)化為硫 的氧化物從而不易從系統(tǒng)中排除。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)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(xì)菌直接轉(zhuǎn)化為硫的氧化物從而不易從系統(tǒng)中排除，而提供的一種沼氣生物脫硫的 節(jié)能方法。沼氣生物脫硫的節(jié)能方法按以下步驟進(jìn)行一、向營養(yǎng)液中投加脫氮硫桿菌和硝 化細(xì)菌，然后噴灑到填料上，在溫度為27 28°C，pH值為6. 7 7. 3的條件下培養(yǎng)2周， 形成生物膜；二、沼氣與生物膜接觸進(jìn)行反應(yīng)，即完成沼氣生物脫硫；其中步驟一中脫氮 硫桿菌和硝化細(xì)菌的體積比為2 1;步驟一中營養(yǎng)液的每IL由5g的Na2S203 5H20、lg的 K2HPO4Ug 的 KNO3Ug 的 NaHC03、0. 2g 的 MgSO4 · 7H20、lg 的 NH4Cl、4g 的 NaN02、0. 5g 的 FeSO4 · 7H20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(zhì)聚 氨酯泡沫填料層和硬質(zhì)聚氨酯泡沫填料層，厚度比為2 1。本發(fā)明中形成的生物膜內(nèi)的微生物為脫氮硫桿菌和硝化細(xì)菌，這兩種細(xì)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(xì)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(shí)將H2S 氧化為單質(zhì)硫或硫酸鹽并將硝酸鹽還原為氮?dú)?；脫氮硫桿菌和硝化細(xì)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(nèi)的微生物 體系可以達(dá)到完全的自給自足。本發(fā)明中沼氣生物脫硫的節(jié)能方法，其運(yùn)行設(shè)備為一體的，方便了制造和使用，易 控制，條件要求寬松，且安全可靠，操作簡單，避免了硫化氫容易被細(xì)菌直接轉(zhuǎn)化為硫的氧 化物從而不易從系統(tǒng)中排除的問題，自動(dòng)控制脫硫過程中塔內(nèi)溫度，產(chǎn)生生物污泥量少，無 二次污染，當(dāng)沼氣中硫化氫的含量為1000 4000mg/L時(shí)，脫硫效率可達(dá)95%以上，并可以 回收單質(zhì)硫；脫氮硫桿菌和硝化細(xì)菌為共生體系，基本依靠沼氣實(shí)現(xiàn)自給自足，實(shí)現(xiàn)節(jié)能； 采用軟、硬雙層填料，更加適宜微生物菌落的生存和繁殖。


圖1為具體實(shí)施方式
一沼氣生物脫硫的節(jié)能方法中運(yùn)行設(shè)備的示意圖，其中1表 示沼氣進(jìn)口，2表示沼氣出口，3表示沼氣鼓風(fēng)機(jī)，4表示排放口，5表示球閥，6表示氣體監(jiān)測 器，7表示噴嘴，8表示保溫層，9表示支架，10表示加熱管，11表示透氣隔板，12表示硬質(zhì)聚 氨酯泡沫填料，13表示軟質(zhì)聚氨酯泡沫填料，14表示測溫探頭，15表示輸送管，16表示回流 泵，17表示絲網(wǎng)除沫器。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方式
間的 任意組合。
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1所示，本實(shí)施方式沼氣生物脫硫的節(jié)能方法按以下步 驟進(jìn)行一、向營養(yǎng)液中投加脫氮硫桿菌和硝化細(xì)菌，然后噴灑到填料上，在溫度為27 28pH值為6. 7 7. 3的條件下培養(yǎng)2周，形成生物膜；二、沼氣與生物膜接觸進(jìn)行反 應(yīng)，即完成沼氣生物脫硫；其中步驟一中脫氮硫桿菌和硝化細(xì)菌的體積比為2 1;步驟 一中營養(yǎng)液的每 IL 由 5g 的 Na2S2O3 · 5H20、lg 的 K2HPO4Ug 的 KNO3Ug 的 NaHC03、0. 2g 的 MgSO4 · 7H20、lg的NH4Cl、4g的NaN02、0. 5g的FeSO4 · 7H20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(zhì)聚氨酯泡沫填料層和硬質(zhì)聚氨酯泡沫填料層， 厚度比為2 1。本實(shí)施方式步驟一中聚氨酯泡沫填料的表面積為2400m2/m3，孔隙度為97%，具有 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，微生物能在其上密實(shí)而迅速的增殖，形成生物膜。本實(shí)施方式步驟一中形成生物膜，生物膜內(nèi)的微生物為脫氮硫桿菌和硝化細(xì)菌， 這兩種細(xì)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(xì)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(shí)將H2S氧化為單質(zhì)硫或硫酸鹽并將硝酸鹽還原為氮?dú)猓幻摰驐U菌和硝化細(xì)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(nèi)的微生物體系可以達(dá)到完全的自給自足。當(dāng)沼氣中的H2S被脫氮硫桿菌轉(zhuǎn)換為S單質(zhì)以后，被向下流動(dòng)的營養(yǎng)液在流動(dòng)剪 切作用下，脫落到反應(yīng)器底部，底部排放口的閥門定期打開排放S ；排放S單質(zhì)的周期是2
天一次。本實(shí)施方式步驟一中向營養(yǎng)液中投加脫氮硫桿菌和硝化細(xì)菌，然后噴灑到填料 上，這個(gè)過程是循環(huán)進(jìn)行的，形成生物膜后的循環(huán)噴灑是為了把部分脫落的生物膜被回流 泵打至運(yùn)行設(shè)備頂部，這樣在營養(yǎng)液(其中含有兩種生物)和沼氣相向流動(dòng)過程中反映，接 觸更好，反應(yīng)更徹底。本實(shí)施方式沼氣生物脫硫的過程，當(dāng)沼氣中硫化氫的含量為1000 4000mg/L時(shí)， 脫硫效率可達(dá)95%以上；當(dāng)脫硫效率有明顯下降的時(shí)候，說明兩種細(xì)菌已經(jīng)不處于明顯的 優(yōu)勢地位，此時(shí)需要更換新鮮的營養(yǎng)液。本實(shí)施方式的沼氣生物脫硫的節(jié)能方法，其運(yùn)行設(shè)備可以結(jié)合圖1所示，可見，設(shè) 備的下端側(cè)邊有沼氣入口 1，底部有排放口 4，頂端有沼氣出口 2;沼氣進(jìn)口 1下端形成營養(yǎng) 液段；脫硫塔內(nèi)放置軟質(zhì)聚氨酯泡沫填料13和硬質(zhì)聚氨酯泡沫填料12，兩層填料之間設(shè)支 架9 ；軟質(zhì)聚氨酯泡沫填料13下部設(shè)透氣隔板11，硬質(zhì)聚氨酯泡沫填料12上方設(shè)置營養(yǎng)液 噴嘴7，帶回流泵16的輸送管15的上端穿過頭硫塔壁與噴嘴7連接，其下端穿過脫硫塔壁 沒入下部的營養(yǎng)液中；塔室內(nèi)有測溫探頭14 ；脫硫塔外設(shè)保溫層8，保溫層中設(shè)加熱管10 ； 營養(yǎng)液噴嘴7和沼氣出口 2之間設(shè)絲網(wǎng)除沫器17 ；沼氣出口 2和排放口 4上分別設(shè)置球閥 5 ；沼氣進(jìn)口管段1上設(shè)沼氣鼓風(fēng)機(jī)3 ；在沼氣出口 2設(shè)置氣體監(jiān)測器，實(shí)時(shí)監(jiān)測處理后沼氣中硫化氫的濃度；透氣隔板 11，起均布?xì)怏w和支撐填料的作用；絲網(wǎng)除沫器17，可避免上升的氣流將產(chǎn)生的霧沫帶入 沼氣出口管和用氣設(shè)備。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中向營養(yǎng)液中投 加脫氮硫桿菌和硝化細(xì)菌，然后噴灑到填料上，在溫度為27°C，pH值為6. 7的條件下培養(yǎng)2 周，形成生物膜。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中向營養(yǎng)液中投 加脫氮硫桿菌和硝化細(xì)菌，然后噴灑到填料上，在溫度為28°C，pH值為7. 3的條件下培養(yǎng)2 周，形成生物膜。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中向營養(yǎng)液中投 加脫氮硫桿菌和硝化細(xì)菌，然后噴灑到填料上，在溫度為27. 5°C，pH值為7. 0的條件下培養(yǎng) 2周，形成生物膜。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式沼氣生物脫硫的節(jié)能方法按以下步驟進(jìn)行一、向 營養(yǎng)液中投加脫氮硫桿菌和硝化細(xì)菌，然后噴灑到填料上，在溫度為28°C，pH值為7. 0的 條件下培養(yǎng)2周，形成生物膜；二、沼氣與生物膜接觸進(jìn)行反應(yīng)，即完成沼氣生物脫硫；其 中步驟一中脫氮硫桿菌和硝化細(xì)菌的體積比為2 1;步驟一中營養(yǎng)液的每IL由5g的 Na2S2O3 · 5H20、Ig 的 K2HP04、Ig 的 KN03、Ig 的 NaHC03、0. 2g 的 MgSO4 · 7H20、Ig 的 NH4Cl、4g 的 NaN02、0. 5g的FeSO4 · 7H20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，
5分別為軟質(zhì)聚氨酯泡沫填料層和硬質(zhì)聚氨酯泡沫填料層，厚度比為2 1。
本實(shí)施方式沼氣中硫化氫的含量為3000mg/L時(shí)，脫硫效率可達(dá)98. 95%。
權(quán)利要求
1.一種沼氣生物脫硫的節(jié)能方法，其特征在于沼氣生物脫硫的節(jié)能方法按以下步驟進(jìn) 行一、向營養(yǎng)液中投加脫氮硫桿菌和硝化細(xì)菌，然后噴灑到填料上，在溫度為27 28°C， PH值為6. 7 7. 3的條件下培養(yǎng)2周，形成生物膜；二、沼氣與生物膜接觸進(jìn)行反應(yīng)，即完成 沼氣生物脫硫；其中步驟一中脫氮硫桿菌和硝化細(xì)菌的體積比為2 1;步驟一中營養(yǎng)液的 每 IL 由 5g 的 Na2S2O3 · 5H20、lg 的 K2HPO4Ug 的 KNO3Ug 的 NaHC03、0. 2g 的 MgSO4 · 7H20、lg 的NH4Cl、4g的NaN02、0. 5g的FeSO4 · 7H20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(zhì)聚氨酯泡沫填料層和硬質(zhì)聚氨酯泡沫填料層，厚度比為2 1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種沼氣生物脫硫的節(jié)能方法，其特征在于步驟一中向營養(yǎng) 液中投加脫氮硫桿菌和硝化細(xì)菌，然后噴灑到填料上，在溫度為27. 5°C，pH值為7. 0的條件 下培養(yǎng)2周，形成生物膜。
全文摘要
一種沼氣生物脫硫的節(jié)能方法，它涉及一種沼氣脫硫方法。它解決了現(xiàn)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(xì)菌直接轉(zhuǎn)化為硫的氧化物從而不易從系統(tǒng)中排除的問題。方法1.向營養(yǎng)液中投加脫氮硫桿菌和硝化細(xì)菌，然后噴灑到填料上，培養(yǎng)至形成生物膜；2.沼氣與生物膜接觸進(jìn)行反應(yīng)，即完成。本發(fā)明中沼氣生物脫硫的節(jié)能方法，易控制，條件要求寬松，避免了硫化氫容易被細(xì)菌直接轉(zhuǎn)化為硫的氧化物并重新釋放到沼氣中的問題，當(dāng)沼氣中硫化氫的含量為1000～4000mg/L時(shí)，脫硫效率可達(dá)95％以上，并可以回收單質(zhì)硫；脫氮硫桿菌和硝化細(xì)菌為共生體系，基本依靠沼氣實(shí)現(xiàn)自給自足，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
文檔編號C10L3/10GK102002408SQ20101059147
公開日2011年4月6日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者周飛祥, 張怡, 歐陽力, 韓洪軍 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)