專利名稱：一體化沼氣生物脫硫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種安全高效的一體化沼氣生物脫硫裝置，屬于沼氣脫硫工程技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在養(yǎng)殖場(chǎng)糞污和作物秸稈等農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣中，除了主要含 有甲烷和二氧化碳外，還有微量的硫化氫氣體。硫化氫是一種高刺激性劇毒氣體，在有氧 和濕熱條件下，不僅會(huì)引起設(shè)備和管路腐蝕，而且還會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成污染，嚴(yán)重威脅人身 安全。因此，我國(guó)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格規(guī)定利用沼氣能源時(shí)，沼氣氣體中硫化氫的含量不得超過(guò) 20mg/m3。未經(jīng)處理的沼氣中，硫化氫的濃度一般為1 12g/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于我國(guó)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的規(guī) 定，因此，硫化氫的脫除成為沼氣使用過(guò)程，尤其是沼氣發(fā)電工程中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。目前，沼氣脫硫的方法有化學(xué)法、物化法和生物法等。傳統(tǒng)的物理化學(xué)法存在運(yùn)行 費(fèi)用高、投資大、產(chǎn)生二次污染等缺點(diǎn)，難以大規(guī)模推廣應(yīng)用。而近幾年興起的生物法是通 過(guò)脫硫細(xì)菌的代謝作用將硫化氫轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，因其不需催化劑和氧化劑(需氧氣)，不需 處理化學(xué)污泥，少污染，低能耗，高效率，可回收單質(zhì)硫等優(yōu)點(diǎn)而更被關(guān)注。但生物脫硫法必 須給硫細(xì)菌營(yíng)造一個(gè)適宜的環(huán)境，控制PH值、溶解氧、溫度、硫化氫負(fù)荷等因素，才能確保 其具有較高的生物活性，以達(dá)到最佳的脫硫效果。由于脫硫菌的代謝過(guò)程中需要氧氣，而沼氣是可燃?xì)怏w，與氧氣直接混合，存在發(fā) 生爆炸的安全隱患。如中國(guó)專利公開(kāi)的“沼氣生物脫硫裝置”(CN 200710067269. 1)，空氣 與沼氣從同一進(jìn)口直接混合后進(jìn)入，存在安全隱患。另外，脫硫菌的代謝過(guò)程中溶解氧的控 制要求很高，過(guò)多或過(guò)少都會(huì)嚴(yán)重影響脫硫效果。如何控制合理的曝氣量，使生物脫硫后的 最終產(chǎn)物為單質(zhì)硫，是沼氣生物脫硫技術(shù)的又一關(guān)鍵所在。為了準(zhǔn)確控制溶解氧含量，中國(guó) 專利公開(kāi)的“沼氣生物脫硫裝置”(CN 200910162260. 8)，把生物脫硫塔、營(yíng)養(yǎng)液下脫硫池、 單質(zhì)硫的沉降池等分設(shè)在平行布置的裝置中，但其存在設(shè)備整體復(fù)雜、占用場(chǎng)地大等缺陷。 現(xiàn)有技術(shù)主要為單一的好氧法生物脫硫，實(shí)際脫硫效率難以達(dá)到95%以上，且隨著沼氣中 硫化氫負(fù)荷的變化，脫硫過(guò)程溶解氧含量、PH值等參數(shù)極不穩(wěn)定，脫硫后沼氣中的硫化氫含 量難以穩(wěn)定控制在20mg/m3以下。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種安全、高效、工藝參數(shù)可實(shí)時(shí)監(jiān)控的一 體化沼氣生物脫硫裝置。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一體化沼氣生物脫硫裝置，包括由相互 隔離的上脫硫塔和下脫硫塔組成的塔體以及噴淋系統(tǒng)和回流系統(tǒng)；在上脫硫塔的頂部設(shè)置 沼氣出口，噴淋系統(tǒng)包括設(shè)置于上脫硫塔內(nèi)腔上半部的噴淋頭以及位于塔體外的輸送管， 輸送管的兩端分別與上脫硫塔內(nèi)的噴淋頭以及與下脫硫塔的內(nèi)腔相連通，在輸送管上設(shè)有 循環(huán)泵；回流系統(tǒng)包括位于塔體外的回流管，回流管的兩端分別與上脫硫塔內(nèi)腔的底部以及與下脫硫塔的內(nèi)腔相連通。作為本實(shí)用新型的一體化沼氣生物脫硫裝置的改進(jìn)在上脫硫塔的內(nèi)腔中設(shè)置含 有脫硫細(xì)菌的填料，填料位于噴淋頭的下方；在上脫硫塔的內(nèi)腔中還分別設(shè)有從上至下依 次排列于填料下方的熱水盤管、沼氣進(jìn)口管和沼氣布?xì)夤?，沼氣進(jìn)口管與沼氣布?xì)夤芟噙B 通；熱水盤管的進(jìn)口端與沼氣進(jìn)口管的進(jìn)口端均密封地穿越上脫硫塔的側(cè)壁后位于上脫硫 塔的外部，在上脫硫塔的側(cè)壁上設(shè)有與上脫硫塔的內(nèi)腔相連通的單質(zhì)硫上排放閥；單質(zhì)硫 上排放閥靠近上脫硫塔的底部。作為本實(shí)用新型的一體化沼氣生物脫硫裝置的進(jìn)一步改進(jìn)進(jìn)液管的進(jìn)口端與位 于下脫硫塔外部的營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)液箱密封相連，進(jìn)液管的出口端密封地穿越下脫硫塔的側(cè)壁后 位于下脫硫塔的內(nèi)腔中，在進(jìn)液管的出口端設(shè)置用于控制進(jìn)液管導(dǎo)通的浮閥；在下脫硫塔 內(nèi)設(shè)有帶有曝氣頭的盤形曝氣器，浮閥位于盤形曝氣器的上方；位于下脫硫塔外部的進(jìn)風(fēng) 管與盤形曝氣器上的曝氣頭相連通，在進(jìn)風(fēng)管上設(shè)置進(jìn)氣閥；在下脫硫塔的底部設(shè)置與下 脫硫塔的內(nèi)腔相連通的單質(zhì)硫下排放閥。作為本實(shí)用新型的一體化沼氣生物脫硫裝置的進(jìn)一步改進(jìn)在回流管的上端設(shè)置 下彎的彎頭，彎頭與上脫硫塔內(nèi)腔的底部相連通；在回流管上設(shè)置使回流管的內(nèi)腔與外界 大氣相連通的平衡管。作為本實(shí)用新型的一體化沼氣生物脫硫裝置的進(jìn)一步改進(jìn)排氣管與下脫硫塔內(nèi) 腔的上半部相連通。作為本實(shí)用新型的一體化沼氣生物脫硫裝置的進(jìn)一步改進(jìn)在輸送管上依照輸送 管內(nèi)液體的流動(dòng)方向分別設(shè)有過(guò)濾器、循環(huán)泵和調(diào)節(jié)閥，輸送管的進(jìn)口端與位于盤形曝氣 器下方的下脫硫塔內(nèi)腔相連通；在過(guò)濾器的下端設(shè)置排放閥。作為本實(shí)用新型的一體化沼氣生物脫硫裝置的進(jìn)一步改進(jìn)在填料的上、下兩端 各設(shè)置一套由溫度傳感器和PH值傳感器組成的數(shù)據(jù)采集器I ；在沼氣進(jìn)氣管的入口處設(shè)置 用于分別檢測(cè)硫化氫濃度和流量的數(shù)據(jù)采集器II ；在沼氣出口處設(shè)置用于分別檢測(cè)硫化 氫濃度和氧氣濃度的氣體濃度采集器，在下脫硫塔的內(nèi)腔中設(shè)置用于檢測(cè)營(yíng)養(yǎng)液溫度、PH 值和溶解氧的數(shù)據(jù)采集器III。本實(shí)用新型與背景技術(shù)相比具有的有益效果是(1)上下脫硫塔、營(yíng)養(yǎng)液噴淋和回流系統(tǒng)集成為一體化，加工和安裝方便，占用場(chǎng) 地面積小，有利于推廣應(yīng)用。(2)沼氣和空氣分別進(jìn)入上脫硫塔和下脫硫塔內(nèi)，兩者相互隔開(kāi)，確保沼氣與空氣 的完全隔絕，避免了現(xiàn)有技術(shù)中氧氣和沼氣直接混合存在的不安全隱患。另外，回流管上設(shè) 置與其連通的平衡管，可防止產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象，確保上脫硫塔內(nèi)的溶液始終保持在一定的液 面高度，而不會(huì)全部回流到下脫硫塔內(nèi)，回流管的彎頭始終浸沒(méi)在液面下，起到水封作用， 塔內(nèi)沼氣與外部空氣不會(huì)連通，保證了沼氣生物脫硫的安全運(yùn)行。(3)上脫硫塔內(nèi)進(jìn)行沼氣的生物脫硫，在填料區(qū)脫硫細(xì)菌的作用下，沼氣中硫化氫 轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，同時(shí)，填料區(qū)的噴淋液也可吸收部分硫化氫，沼氣通入溶液內(nèi)，溶液可吸收 部分硫化氫，溶液通過(guò)回流管進(jìn)入下脫硫塔進(jìn)行循環(huán)好氧生物脫硫，從而提高了沼氣生物 脫硫的效率，沼氣中硫化氫去除率大于95%。脫硫后沼氣中的硫化氫含量能穩(wěn)定控制在 20mg/m3 以下。[0017](4)利用熱水盤管對(duì)寒冷季節(jié)進(jìn)入塔內(nèi)的沼氣進(jìn)行增溫，保證生物脫硫適宜的溫 度，避免直接對(duì)營(yíng)養(yǎng)液加溫而使溶解氧含量偏低所致的不可控情況。(5)下脫硫塔內(nèi)利用數(shù)據(jù)采集器III測(cè)定反應(yīng)液內(nèi)的溶解氧濃度，通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng) 管上的進(jìn)氣閥調(diào)節(jié)曝氣量，使溶解氧濃度控制在0.8 1.0mg/L之間，促使硫化氫氣體向單 質(zhì)硫轉(zhuǎn)化，并防止反應(yīng)液的酸化，實(shí)現(xiàn)了沼氣生物脫硫的高效運(yùn)行。(6)通過(guò)不同位置傳感器的安裝，脫硫過(guò)程中的pH值、溶解氧、溫度、硫化氫負(fù)荷 等工藝參數(shù)和脫硫效果能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，給脫硫細(xì)菌營(yíng)造一個(gè)適宜的環(huán)境，確保其具有 較高的生物活性，以達(dá)到最佳的脫硫效果。(7)進(jìn)液管與浮閥的設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)液的自動(dòng)補(bǔ)充，使下脫硫塔內(nèi)營(yíng)養(yǎng)液液面 保持穩(wěn)定；下脫硫塔內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)液可通過(guò)過(guò)濾器下端的排放閥排出，通過(guò)營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)液箱和進(jìn) 液管補(bǔ)充新?tīng)I(yíng)養(yǎng)液，可實(shí)現(xiàn)塔內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的更新。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型的一體化沼氣生物脫硫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖 1 中1、沼氣出口，2、噴淋頭，3、上脫硫塔，4、熱水盤管，5、沼氣進(jìn)氣管，6、沼氣布?xì)夤埽?7、營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)液箱，8、進(jìn)液管，9、進(jìn)風(fēng)管，10、進(jìn)氣閥，11、觀察孔，12、曝氣頭，13、單質(zhì)硫下排 放閥，14、排放閥，15、過(guò)濾器，16、下脫硫塔，17、循環(huán)泵，18、調(diào)節(jié)閥，19、回流管，20、排氣管， 21、單質(zhì)硫上排放閥，22、平衡管，23、輸送管，24、填料，25、彎頭，26、浮閥，27、盤形曝氣器；101、數(shù)據(jù)采集器I，102、數(shù)據(jù)采集器II，103、氣體濃度采集器，104、數(shù)據(jù)采集器 III。
具體實(shí)施方式
圖1給出了一種一體化沼氣生物脫硫裝置，包括由相互隔離的上脫硫塔3和下脫 硫塔16組成的塔體以及噴淋系統(tǒng)和回流系統(tǒng)。依靠噴淋系統(tǒng)和回流系統(tǒng)，上脫硫塔3和下 脫硫塔16內(nèi)的液體能相互流通。上脫硫塔3位于下脫硫塔16的上方，下脫硫塔16用于沼 氣的生物脫硫，上脫硫塔3用于沼氣的生物脫硫。在上脫硫塔3的頂部設(shè)置沼氣出口 1 ；在上脫硫塔3的內(nèi)腔中設(shè)置含有脫硫細(xì)菌 的填料對(duì)，該填料M與上脫硫塔3側(cè)壁的內(nèi)表面相連，從而使沼氣必須經(jīng)過(guò)填料M的處理 后才能從沼氣出口 1排出。填料M可選用以醛化纖綸為基本材料的軟性填料。噴淋系統(tǒng)包括設(shè)置于上脫硫塔3內(nèi)腔上半部的噴淋頭2以及位于塔體外的輸送管 23，該噴淋頭2位于填料M的上方。在上脫硫塔3的內(nèi)腔中還分別設(shè)有熱水盤管4、沼氣 進(jìn)口管5和若干根相互平行的沼氣布?xì)夤? ；熱水盤管4、沼氣進(jìn)口管5和沼氣布?xì)夤?從 上至下的依次排列于填料M的下方；沼氣布?xì)夤?的頂端與沼氣進(jìn)口管5相連通(沼氣布 氣管6與沼氣進(jìn)口管5相互垂直)。熱水盤管4的進(jìn)口端與沼氣進(jìn)口管5的進(jìn)口端均密封 地穿越上脫硫塔3的側(cè)壁后位于上脫硫塔3的外部。在上脫硫塔3的側(cè)壁上設(shè)有與上脫硫 塔3的內(nèi)腔相連通的單質(zhì)硫上排放閥21，該單質(zhì)硫上排放閥21位于沼氣布?xì)夤?底端的下 方；即，單質(zhì)硫上排放閥21靠近上脫硫塔3的底部。熱水盤管4主要用于寒冷季節(jié)低溫時(shí)對(duì)進(jìn)入上脫硫塔3內(nèi)的沼氣進(jìn)行增溫。在下脫硫塔16外部設(shè)置營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)液箱7和位于營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)液箱7下方的進(jìn)液管8， 進(jìn)液管8的進(jìn)口端與營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)液箱7的底端密封相連，進(jìn)液管8的出口端密封地穿越下脫 硫塔16的側(cè)壁后位于下脫硫塔16的內(nèi)腔中，在進(jìn)液管8的出口端設(shè)置用于控制進(jìn)液管8 導(dǎo)通的浮閥沈；在下脫硫塔16的側(cè)壁上還設(shè)置觀察孔11，通過(guò)觀察孔11可觀測(cè)下脫硫塔 16內(nèi)腔中的營(yíng)養(yǎng)液。在下脫硫塔16內(nèi)設(shè)有帶有若干個(gè)曝氣頭12的盤形曝氣器27，盤形曝氣器27位于 浮閥26的下方；位于下脫硫塔16外部的進(jìn)風(fēng)管9密封地穿越下脫硫塔16的側(cè)壁后與盤形 曝氣器27上的曝氣頭12相連通，在進(jìn)風(fēng)管9上設(shè)置進(jìn)氣閥10，進(jìn)氣閥10用于調(diào)節(jié)空氣的 曝氣量。在下脫硫塔16的底部設(shè)置與下脫硫塔16的內(nèi)腔相連通的單質(zhì)硫下排放閥13。為了便于單質(zhì)硫的沉淀和排放，下脫硫塔16的底部可設(shè)置成倒錐形，同理，上脫 硫塔3也可設(shè)置成倒錐形。在輸送管23上依照輸送管23內(nèi)液體的流動(dòng)方向分別設(shè)有過(guò)濾器15、循環(huán)泵17和 調(diào)節(jié)閥18，輸送管23的進(jìn)口端與位于盤形曝氣器27下方的下脫硫塔16的內(nèi)腔相連通；輸 送管23的出口端與上脫硫塔3內(nèi)的噴淋頭2相連通。在過(guò)濾器15的下端設(shè)置排放閥14 ； 當(dāng)打開(kāi)排放閥14時(shí)，下脫硫塔16內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)液從排放閥14排出，此時(shí)，進(jìn)液管8的出口端處 的浮閥26自動(dòng)開(kāi)啟，從而使進(jìn)液管8處于導(dǎo)通狀態(tài)，營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)液箱7內(nèi)的新?tīng)I(yíng)養(yǎng)液通過(guò)進(jìn) 液管8補(bǔ)充進(jìn)入下脫硫塔16內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)塔內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的更新?；亓飨到y(tǒng)包括位于塔體外的回流管19，回流管19由上下兩根水平管和一個(gè)直管 連接而成。在回流管19的上端設(shè)置一個(gè)下彎的彎頭25，即，彎頭25與回流管19的上水平 管相連；此彎頭25與上脫硫塔3內(nèi)腔的底部相連通；回流管19的下端與下脫硫塔16的內(nèi) 腔相連通(即，回流管19的下水平管與下脫硫塔16的內(nèi)腔相連通)。在回流管19的上水 平管處設(shè)置使回流管19的內(nèi)腔與外界大氣相連通的平衡管22。在下脫硫塔16的側(cè)壁上設(shè)有排氣管20，該排氣管20與下脫硫塔16的上半部的內(nèi) 腔相連通。為準(zhǔn)確控制脫硫運(yùn)行過(guò)程中的pH值、溶解氧、溫度、硫化氫負(fù)荷等工藝參數(shù)，在填 料M的上、下兩端各設(shè)置一套由溫度傳感器和PH值傳感器組成的數(shù)據(jù)采集器IlOl ；在沼 氣進(jìn)氣管5的入口處設(shè)置用于分別檢測(cè)硫化氫濃度和流量的數(shù)據(jù)采集器II102 ；在沼氣出 口 1處設(shè)置用于分別檢測(cè)硫化氫濃度和氧氣濃度的氣體濃度采集器103，在下脫硫塔16的 內(nèi)腔中設(shè)置用于檢測(cè)下脫硫塔16內(nèi)液體的溫度、pH值和溶解氧的數(shù)據(jù)采集器111104。本實(shí)用新型的一體化沼氣生物脫硫裝置實(shí)際使用時(shí)，上脫硫塔3內(nèi)的溶液液面與 上脫硫塔3底面的距離為20-30cm，回流管19上的彎頭25的端口距離上脫硫塔3的底面 5cm, S卩，回流管19上的彎頭25端口浸入該溶液液面以下15-25cm，使彎頭25浸入端始終 處于水封狀態(tài)。沼氣布?xì)夤?浸入溶液液面以下，沼氣布?xì)夤?的底端距離液面10-15cm， 使沼氣經(jīng)過(guò)溶液(水浴)后才上升至填料對(duì)。下脫硫塔16內(nèi)液面距離下脫硫塔16頂面 的高度為20-30cm，在該液面位置，進(jìn)液管8上的浮閥沈處于關(guān)閉狀態(tài)，進(jìn)液管8的出口端 高于該液面15-25cm ；排氣管20的端口高于該液面15-25cm，下脫硫塔16內(nèi)腔中的多余氣 體能通過(guò)排氣管20排出。盤形曝氣器27上的曝氣頭12位于下脫硫塔16內(nèi)的液面之下， 回流管19的下端(回流管19的下水平管)通入下脫硫塔16內(nèi)曝氣頭12上方的液體中。通過(guò)進(jìn)氣閥10調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)管9內(nèi)進(jìn)風(fēng)量的大小，從而控制空氣曝氣量，使數(shù)據(jù)采集器III測(cè) 得下脫硫塔16內(nèi)液體的溶解氧濃度維持在0. 8-1. Omg/L。輸送管23上設(shè)置的調(diào)節(jié)閥18， 用于調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)液通過(guò)噴淋頭2的噴淋量大小以及上脫硫塔3內(nèi)腔中的氣液比(即沼氣與營(yíng) 養(yǎng)液的比例P)。進(jìn)氣閥10與調(diào)節(jié)閥18均可與一個(gè)變頻控制器相連，以實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的自 動(dòng)調(diào)節(jié)與控制。在本實(shí)用新型中，營(yíng)養(yǎng)液的配方組成例如可為(g/L) =NaS2O3 ·5Η20, 5. Og ； K2HPO4, 2. Og ；KNO3, 2. Og ；MgSO4 · 7H20，0. 6g ；NH4CI, 0. 5g ；FeSO4 · 7Η20，0· Olg ；其余為水，一 般調(diào)節(jié)PH值為7. 5 8.0。本實(shí)用新型實(shí)際使用時(shí)，在填料M內(nèi)預(yù)先放置脫硫細(xì)菌從而進(jìn)行脫硫細(xì)菌的掛 膜培養(yǎng)，例如為好氧脫硫細(xì)菌(硫氧化細(xì)菌)，此為常規(guī)技術(shù)。在下脫硫塔16內(nèi)接種含好氧 脫硫細(xì)菌的接種物，例如取自養(yǎng)豬場(chǎng)廢水富集而得的活性污泥(內(nèi)含好氧脫硫細(xì)菌)；其浸 泡在營(yíng)養(yǎng)液中。本實(shí)用新型的工作原理和過(guò)程如下(1)上脫硫塔3的沼氣生物脫硫下脫硫塔16內(nèi)的液體(主要包含營(yíng)養(yǎng)液)通過(guò)輸送管23 (循環(huán)泵17提供動(dòng)力) 進(jìn)入噴淋頭2內(nèi)，然后從噴淋頭2自上而下地噴淋到懸掛的填料對(duì)上，從沼氣進(jìn)口管5流 入的沼氣經(jīng)沼氣布?xì)夤?進(jìn)入上脫硫塔3內(nèi)的液體(主要包含營(yíng)養(yǎng)液)內(nèi)，使沼氣經(jīng)過(guò)液 體(水浴)后才上升至填料M。因此，在上脫硫塔3的反應(yīng)段內(nèi)，從底部進(jìn)入的含硫化氫的沼氣不斷向上輸送，與 向下噴淋的含堿性營(yíng)養(yǎng)液的液體逆向接觸，硫化氫氣體溶于堿性溶液。此時(shí)，填料M中的 脫硫細(xì)菌將進(jìn)一步利用營(yíng)養(yǎng)液中的剩余溶解氧，促使硫化氫轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫。反應(yīng)液中的硫 化氫隨同反應(yīng)液通過(guò)回流管19進(jìn)入下脫硫塔16，進(jìn)行循環(huán)沼氣生物脫硫，硫化氫得以進(jìn)一 步去除而產(chǎn)生單質(zhì)硫。由于上脫硫塔3內(nèi)的噴淋液所含溶解氧量較低(為下脫硫塔16內(nèi) 反應(yīng)后所剩余的)，并在脫硫細(xì)菌的作用下迅速轉(zhuǎn)化，防止了溶解氧的釋放，避免了沼氣與 氧氣的混合，實(shí)現(xiàn)了沼氣生物脫硫的安全運(yùn)行。上脫硫塔3內(nèi)形成的單質(zhì)硫可通過(guò)單質(zhì)硫 上排放閥21排除。脫除硫化氫后的沼氣從沼氣出口 1排出。(2)下脫硫塔的沼氣生物脫硫從進(jìn)風(fēng)管9向盤形曝氣器27上的曝氣頭12通入空氣，該空氣直接通入脫硫反應(yīng) 液內(nèi)(由營(yíng)養(yǎng)液和從上脫硫塔3內(nèi)流出的含硫化氫的反應(yīng)液組成)用于提供溶解氧。下脫硫塔16內(nèi)設(shè)置了用于檢測(cè)脫硫反應(yīng)液溫度、ρΗ值和溶解氧的數(shù)據(jù)采集器II ； 從而測(cè)定脫硫反應(yīng)液內(nèi)的溶解氧濃度，并通過(guò)進(jìn)氣閥10控制空氣曝氣量，使脫硫反應(yīng)液內(nèi) 溶解氧濃度維持在0.8 1. Omg/L之間，促使硫化氫在脫硫細(xì)菌的作用下向單質(zhì)硫轉(zhuǎn)化，并 防止脫硫反應(yīng)液的酸化。液相中發(fā)生的主反應(yīng)為2HS_+02 —2S+20H_。過(guò)量的空氣則通過(guò) 排氣管20排出下脫硫塔16外，完全避免了氧氣進(jìn)入上脫硫塔3內(nèi)的可能性，從而排除了氧 氣與沼氣混合發(fā)生爆炸的隱患。(3)噴淋系統(tǒng)。營(yíng)養(yǎng)液的PH值控制在7. 5 8. 0之間，在促使脫硫細(xì)菌生長(zhǎng)的同 時(shí)，也可增強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)液對(duì)氣相中硫化氫氣體的吸收。下脫硫塔16內(nèi)的液體(主要包含營(yíng)養(yǎng) 液)通過(guò)循環(huán)泵17沿著輸送管23泵入噴淋頭2內(nèi)，經(jīng)噴淋頭2實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)液的均勻噴灑；噴 淋量的大小通過(guò)調(diào)節(jié)閥18人工調(diào)節(jié)，也可使調(diào)節(jié)閥18與變頻器相連，實(shí)現(xiàn)氣液比等工藝參 數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制。[0046](4)回流系統(tǒng)。當(dāng)上脫硫塔3內(nèi)的液面高于回流管19的上水平管時(shí)，上脫硫塔3 內(nèi)吸收有硫化氫氣體的溶液(即含硫化氫的反應(yīng)液)通過(guò)回流管19進(jìn)入下脫硫塔16內(nèi)； 回流管19上設(shè)置了與其連通的平衡管22，當(dāng)回流管19內(nèi)的液面低于回流管19與平衡管 22連通的交接口時(shí)，可防止產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象，從而確保上脫硫塔3內(nèi)的溶液始終保持在一定 的液面高度，不會(huì)全部回流到下脫硫塔16內(nèi)；回流管19上的彎頭25始終浸沒(méi)在液面下，起 到水封作用，使上脫硫塔3內(nèi)的沼氣不會(huì)通過(guò)平衡管22流向塔外，塔外空氣也不會(huì)進(jìn)入上 脫硫塔3內(nèi)，保證了沼氣生物脫硫的安全運(yùn)行。(5)營(yíng)養(yǎng)液的補(bǔ)充與更新。設(shè)置進(jìn)液管8與浮閥沈的目的在于使下脫硫塔16內(nèi) 營(yíng)養(yǎng)液液面保持穩(wěn)定，當(dāng)液面低于一定高度時(shí)浮閥26開(kāi)啟，可實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)液的自動(dòng)補(bǔ)充。艮口， 當(dāng)下脫硫塔16內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)液通過(guò)過(guò)濾器15的排放閥14排出時(shí)，下脫硫塔16內(nèi)的液面下降， 浮閥沈開(kāi)啟，進(jìn)液管8處于導(dǎo)通狀態(tài)，營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)液箱7的新?tīng)I(yíng)養(yǎng)液通過(guò)進(jìn)液管8加入下脫 硫塔16內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)下脫硫塔16內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的更新。過(guò)濾器15能有效堵截下脫硫塔16 內(nèi)的接種物流入輸送管23內(nèi)。當(dāng)需要補(bǔ)充新?tīng)I(yíng)養(yǎng)液時(shí)，打開(kāi)過(guò)濾器15的排放閥14即可。(6)單質(zhì)硫排放與收集。沼氣中的硫化氫氣體經(jīng)好氧脫硫細(xì)菌的作用，形成單質(zhì) 硫。含硫污泥密度較一般污泥大，在重力作用下，含硫污泥逐漸沉淀至上脫硫塔3底部和下 脫硫塔16的倒錐形底部，最終從單質(zhì)硫上排放閥21和單質(zhì)硫下排放閥13排出，達(dá)到回收 單質(zhì)硫的目的。(7)工藝參數(shù)檢測(cè)與控制。在填料M的上、下兩端各設(shè)置一套由溫度傳感器和PH 值傳感器組成的數(shù)據(jù)采集器1101，當(dāng)溫度低于20°C時(shí)啟用熱水盤管4增溫，PH值異常則調(diào) 節(jié)噴淋液的PH值。在沼氣進(jìn)氣管5的入口處設(shè)置用于分別檢測(cè)硫化氫濃度和流量的數(shù)據(jù) 采集器II，用于反饋控制循環(huán)泵17和調(diào)節(jié)閥18，調(diào)節(jié)氣液比。在沼氣出口 1處設(shè)置用于分 別檢測(cè)硫化氫濃度和氧氣濃度的氣體濃度采集器，當(dāng)沼氣出口 1處硫化氫濃度超標(biāo)，則需 綜合調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)液參數(shù)或者更新?tīng)I(yíng)養(yǎng)液，當(dāng)氧氣濃度超標(biāo)，則須對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修維護(hù)。在下 脫硫塔16的內(nèi)腔中設(shè)置用于檢測(cè)脫硫反應(yīng)液的溫度、PH值和溶解氧的數(shù)據(jù)采集器III，溫 度作為影響溶解氧含量的參考值，當(dāng)溶解氧異常，則需要調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥10、控制曝氣量，當(dāng)pH 值，考慮調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)液參數(shù)。最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例。顯然，本 實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本實(shí)用新型 公開(kāi)的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一體化沼氣生物脫硫裝置，其特征是包括由相互隔離的上脫硫塔C3)和下脫硫塔 (16)組成的塔體以及噴淋系統(tǒng)和回流系統(tǒng)；在上脫硫塔(3)的頂部設(shè)置沼氣出口(1)，所 述噴淋系統(tǒng)包括設(shè)置于上脫硫塔(3)內(nèi)腔上半部的噴淋頭O)以及位于塔體外的輸送管 ( )，所述輸送管的兩端分別與上脫硫塔(3)內(nèi)的噴淋頭O)以及與下脫硫塔(16) 的內(nèi)腔相連通，在輸送管上設(shè)有循環(huán)泵(17)；所述回流系統(tǒng)包括位于塔體外的回流管 (19)，所述回流管(19)的兩端分別與上脫硫塔(3)內(nèi)腔的底部以及與下脫硫塔(16)的內(nèi) 腔相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化沼氣生物脫硫裝置，其特征是在所述上脫硫塔(3) 的內(nèi)腔中設(shè)置含有脫硫細(xì)菌的填料(M)，所述填料04)位于噴淋頭O)的下方；在上脫 硫塔(3)的內(nèi)腔中還分別設(shè)有從上至下依次排列于填料04)下方的熱水盤管G)、沼氣進(jìn) 口管( 和沼氣布?xì)夤?6)，所述沼氣進(jìn)口管( 與沼氣布?xì)夤?6)相連通；所述熱水盤管 (4)的進(jìn)口端與沼氣進(jìn)口管(5)的進(jìn)口端均密封地穿越上脫硫塔(3)的側(cè)壁后位于上脫硫 塔(3)的外部，在上脫硫塔(3)的側(cè)壁上設(shè)有與上脫硫塔(3)的內(nèi)腔相連通的單質(zhì)硫上排 放閥；所述單質(zhì)硫上排放閥靠近上脫硫塔(3)的底部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一體化沼氣生物脫硫裝置，其特征是進(jìn)液管(8)的進(jìn)口端 與位于下脫硫塔(16)外部的營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)液箱(7)密封相連，進(jìn)液管(8)的出口端密封地穿 越下脫硫塔(16)的側(cè)壁后位于下脫硫塔(16)的內(nèi)腔中，在進(jìn)液管(8)的出口端設(shè)置用于 控制進(jìn)液管(8)導(dǎo)通的浮閥06)；在下脫硫塔(16)內(nèi)設(shè)有帶有曝氣頭(1 的盤形曝氣器 (27)，所述浮閥06)位于盤形曝氣器(XT)的上方；位于下脫硫塔(16)外部的進(jìn)風(fēng)管(9) 與盤形曝氣器、2Τ)上的曝氣頭(1 相連通，在進(jìn)風(fēng)管(9)上設(shè)置進(jìn)氣閥(10)；在下脫硫 塔(16)的底部設(shè)置與下脫硫塔(16)的內(nèi)腔相連通的單質(zhì)硫下排放閥(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一體化沼氣生物脫硫裝置，其特征是在回流管(19)的上端 設(shè)置下彎的彎頭(25)，所述彎頭0 與上脫硫塔C3)內(nèi)腔的底部相連通；在回流管(19)上 設(shè)置使回流管(19)的內(nèi)腔與外界大氣相連通的平衡管02)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一體化沼氣生物脫硫裝置，其特征是排氣管00)與下脫硫 塔(16)內(nèi)腔的上半部相連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一體化沼氣生物脫硫裝置，其特征是在輸送管上依照 輸送管內(nèi)液體的流動(dòng)方向分別設(shè)有過(guò)濾器(15)、循環(huán)泵(17)和調(diào)節(jié)閥(18)，所述輸 送管的進(jìn)口端與位于盤形曝氣器(XT)下方的下脫硫塔(16)內(nèi)腔相連通；在過(guò)濾器 (15)的下端設(shè)置排放閥(14)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一體化沼氣生物脫硫裝置，其特征是在所述填料04)的 上、下兩端各設(shè)置一套由溫度傳感器和PH值傳感器組成的數(shù)據(jù)采集器I (101)；在沼氣進(jìn) 氣管(5)的入口處設(shè)置用于分別檢測(cè)硫化氫濃度和流量的數(shù)據(jù)采集器11(10 ；在沼氣 出口(1)處設(shè)置用于分別檢測(cè)硫化氫濃度和氧氣濃度的氣體濃度采集器(103)，在下脫硫 塔(16)的內(nèi)腔中設(shè)置用于檢測(cè)下脫硫塔(16)內(nèi)液體溫度、pH值和溶解氧的數(shù)據(jù)采集器 111(104)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一體化沼氣生物脫硫裝置，包括由相互隔離的上脫硫塔(3)和下脫硫塔(16)組成的塔體以及噴淋系統(tǒng)和回流系統(tǒng)；在上脫硫塔(3)的頂部設(shè)置沼氣出口(1)，噴淋系統(tǒng)包括設(shè)置于上脫硫塔(3)內(nèi)腔上半部的噴淋頭(2)以及位于塔體外的輸送管(23)，輸送管(23)的兩端分別與上脫硫塔(3)內(nèi)的噴淋頭(2)以及與下脫硫塔(16)的內(nèi)腔相連通，在輸送管(23)上設(shè)有循環(huán)泵(17)；回流系統(tǒng)包括位于塔體外的回流管(19)，回流管(19)的兩端分別與上脫硫塔(3)內(nèi)腔的底部以及與下脫硫塔(16)的內(nèi)腔相連通。該一體化沼氣生物脫硫裝置具有安全、高效、工藝參數(shù)可實(shí)時(shí)監(jiān)控等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C10L3/10GK201850261SQ20102059648
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月9日
發(fā)明者盛興華, 盛奎川, 胡寶蘭, 錢湘群, 陳祥, 麥霍德·艾德 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)