專(zhuān)利名稱(chēng)：一種沼氣生產(chǎn)-脫硫一體化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及有機(jī)廢水厭氧處理裝置，尤其涉及一種沼氣生產(chǎn)-脫硫一體化裝置。
背景技術(shù)：
沼氣發(fā)酵是有機(jī)廢水處理的重要手段之一。由于運(yùn)行成本低、污泥產(chǎn)量少、可回收 沼氣，沼氣發(fā)酵技術(shù)受到了環(huán)境工程界的青睞。生活污水含有3 6mg/L有機(jī)硫和30 60mg/L無(wú)機(jī)硫，一些工業(yè)有機(jī)廢水(如紙漿廢水、制革廢水、制藥廢水等)的硫酸鹽含量甚 至高達(dá)9000mg/L以上。在這些含硫廢水的厭氧生物處理過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量硫化氫氣體， 濃度約為1 20g/m3。硫化氫是一種劇毒有害氣體。在空氣中及潮濕環(huán)境條件下，硫化氫對(duì) 管道、燃燒器以及其它金屬設(shè)備、儀器儀表等有強(qiáng)烈腐蝕作用；硫化氫燃燒生成二氧化硫， 可直接影響人類(lèi)身體健康；二氧化硫遇水生成硫酸，則有強(qiáng)烈的腐蝕作用。沼氣脫硫是沼氣 生產(chǎn)中不可或缺的處理工序。沼氣脫硫的方法有化學(xué)法、物化法和生物法等。目前我國(guó)沼氣工程上普遍應(yīng)用的 脫硫技術(shù)以物理化學(xué)法為主(俗稱(chēng)干法脫硫)，即用三氧化二鐵脫硫劑脫除沼氣中的h2S。 在常溫下，沼氣通過(guò)脫硫劑床層，硫化氫與活性氧化鐵接觸，生成三硫化二鐵，然后與空氣 接觸，鐵的硫化物轉(zhuǎn)化為氧化鐵和單質(zhì)硫。這樣的脫硫再生過(guò)程可循環(huán)多次，直至氧化鐵脫 硫劑表面的大部分孔隙被硫或其他雜質(zhì)覆蓋而失去活性。氧化鐵干法脫硫工藝簡(jiǎn)單，成熟 可靠，造價(jià)低(25m3脫硫塔造價(jià)約為8萬(wàn))，能達(dá)到較高的凈化程度。但是，此法處理成本較 高(15元/kg (H2S)左右)，運(yùn)行操作麻煩(每4 6個(gè)月需更換或再生脫硫劑一次)，且廢 棄的脫硫劑存在二次污染問(wèn)題。與物理法和化學(xué)法相比，生物法脫硫具有設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低、環(huán)保清潔、可回收單 質(zhì)硫等特點(diǎn)，是極具發(fā)展?jié)摿Φ拿摿蚣夹g(shù)。所謂生物脫硫，就是在合適的溫度、濕度、營(yíng)養(yǎng)和 供氧條件下，通過(guò)硫細(xì)菌的代謝作用將硫化氫轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫或者硫酸。反應(yīng)過(guò)程為H2S+202-H2SO42H2S+02-2S° +20Γ將沼氣生產(chǎn)與沼氣脫硫合二為一，開(kāi)發(fā)沼氣生物_脫硫一體化裝置，不僅可以簡(jiǎn) 化設(shè)備，省去沼氣輸送氣泵，還可以原位緩解硫化氫對(duì)厭氧消化的抑制作用，提高厭氧反應(yīng) 器對(duì)含硫廢水的適應(yīng)性。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種沼氣生產(chǎn)_脫硫一體化裝置。沼氣生產(chǎn)-脫硫一體化裝置包括沼氣生產(chǎn)裝置和沼氣脫硫裝置，沼氣生產(chǎn)裝置包 括沼氣生產(chǎn)區(qū)I和三相分離區(qū)II，沼氣脫硫裝置包括單質(zhì)硫分離區(qū)III和沼氣脫硫區(qū)IV， 沼氣生產(chǎn)區(qū)I底部設(shè)有排泥管，反應(yīng)筒的壁上從下到上依次設(shè)有進(jìn)水管、取樣管和回流管；三相分離區(qū)II內(nèi)部從下到上依次設(shè)有污泥沉淀室、倒漏斗狀三相分離器和第一氣室，三相 分離區(qū)筒壁外側(cè)設(shè)有溢流出水管和噴淋液回流管；單質(zhì)硫分離區(qū)III內(nèi)部設(shè)有斜板式噴淋 液貯槽，斜板式噴淋液貯槽的斜板板面上縱向設(shè)有空氣輸入管、沼氣輸入管和錐形布?xì)馄鳎?斜板中心設(shè)有噴淋液液位管，斜板噴淋液貯槽上方設(shè)有第二氣室，單質(zhì)硫分離區(qū)III筒壁 外側(cè)設(shè)有氣體監(jiān)測(cè)采樣管和排硫管；沼氣脫硫區(qū)IV主體為脫硫筒，脫硫筒內(nèi)部從下到上依 次設(shè)有生物填料、盤(pán)型噴淋頭和第三氣室，脫硫筒的壁上設(shè)有沼氣輸出管，盤(pán)型噴淋頭通過(guò) 輸送管與外部的循環(huán)噴淋泵相連。所述的沼氣生產(chǎn)裝置與沼氣脫硫裝置的體積比為2. 5 1 5 1。所述的噴淋 液液位管上端與斜板式噴淋液貯槽內(nèi)液體表面齊平，錐形布?xì)馄鞅刃卑迨絿娏芤嘿A槽內(nèi)液 面高2 4cm，噴淋液液位管下端浸入三相分離區(qū)II發(fā)酵液液面下3 4cm，斜板式噴淋液 貯槽的斜板與水平面夾角α為20° 30°，斜板式噴淋液貯槽的斜板低端與排硫管相連， 噴淋液回流管管口設(shè)在三相分離區(qū)II發(fā)酵液液面下5cm。本實(shí)用新型的有益效果有①厭氧反應(yīng)器與生物脫硫裝置融于一體，沼氣邊產(chǎn)生 邊脫硫，無(wú)需氣泵輸送；②以沼氣發(fā)酵液作為噴淋液，既可利用發(fā)酵液中的養(yǎng)分而節(jié)省成 本，也可利用發(fā)酵液中的堿度而強(qiáng)化H2S吸收；③將H2S氧化成單質(zhì)硫，可回收硫資源；④氣 相中脫除H2S,可促進(jìn)液相中H2S釋放，從而緩解沼氣生產(chǎn)區(qū)的H2S抑制；⑤化學(xué)轉(zhuǎn)化與生物 轉(zhuǎn)化同時(shí)進(jìn)行，沼氣脫硫速率快，處理效果好。

圖1是沼氣生產(chǎn)_脫硫一體化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明斜板式噴淋液貯槽的剖視圖。圖中排泥管1、進(jìn)水管2、反應(yīng)筒3、取樣管4、回流管5、污泥沉淀室6、倒漏斗狀三 相分離器7、溢流出水管8、噴淋液液位管9、第一氣室10、空氣輸入管11、沼氣輸入管12、氣 體監(jiān)測(cè)采樣管13、第二氣室14、生物填料15、盤(pán)型噴淋頭16、第三氣室17、沼氣輸出管18、 循環(huán)噴淋泵19、脫硫筒20、錐形布?xì)馄?1、斜板式噴淋液貯槽22、排硫管23和噴淋液回流 管24。
具體實(shí)施方式
如圖1所述，沼氣生產(chǎn)_脫硫一體化裝置包括沼氣生產(chǎn)裝置和沼氣脫硫裝置，沼氣 生產(chǎn)裝置包括沼氣生產(chǎn)區(qū)I和三相分離區(qū)II，沼氣脫硫裝置包括單質(zhì)硫分離區(qū)III和沼氣 脫硫區(qū)IV，沼氣生產(chǎn)區(qū)I底部設(shè)有排泥管1，反應(yīng)筒3的壁上從下到上依次設(shè)有進(jìn)水管2、取 樣管4和回流管5 ；三相分離區(qū)II內(nèi)部從下到上依次設(shè)有污泥沉淀室6、倒漏斗狀三相分離 器7和第一氣室10，三相分離區(qū)筒壁外側(cè)設(shè)有溢流出水管8和噴淋液回流管24 ；單質(zhì)硫分 離區(qū)III內(nèi)部設(shè)有斜板式噴淋液貯槽22，斜板式噴淋液貯槽22的斜板板面上縱向設(shè)有空氣 輸入管11、沼氣輸入管12和錐形布?xì)馄?1，斜板中心設(shè)有噴淋液液位管9，斜板噴淋液貯 槽22上方設(shè)有第二氣室14，單質(zhì)硫分離區(qū)III筒壁外側(cè)設(shè)有氣體監(jiān)測(cè)采樣管13和排硫管 23 ；沼氣脫硫區(qū)IV主體為脫硫筒20，脫硫筒20內(nèi)部從下到上依次設(shè)有生物填料15、盤(pán)型噴 淋頭16和第三氣室17，脫硫筒20的壁上設(shè)有沼氣輸出管18，盤(pán)型噴淋頭通過(guò)輸送管與外 部的循環(huán)噴淋泵19相連。[0016]所述的沼氣生產(chǎn)裝置與沼氣脫硫裝置的體積比為2. 5 1 5 1。所述的噴淋 液液位管9上端與斜板式噴淋液儲(chǔ)槽22內(nèi)液體表面齊平，錐形布?xì)馄?1比斜板式噴淋液 儲(chǔ)槽22內(nèi)液面高2 4cm，噴淋液液位管9下端浸入三相分離區(qū)II發(fā)酵液下3 4cm，斜 板式噴淋液貯槽22的斜板與水平面夾角α為20° 30°，斜板式噴淋液貯槽22的斜板 低端與排硫管23相連，噴淋液回流管24管口設(shè)在三相分離區(qū)II發(fā)酵液液面下5cm。本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下本實(shí)用新型分五個(gè)系統(tǒng)工作過(guò)程，具體如下(1)沼氣生產(chǎn)系統(tǒng)。主要包括排泥區(qū)1、進(jìn)水管2、反應(yīng)筒3、取樣管4、回流管5、倒 漏斗狀三相分離器7和溢流出水管8。廢水進(jìn)入沼氣生產(chǎn)區(qū)I后經(jīng)微生物作用產(chǎn)生沼氣，顆 粒污泥隨上升的沼氣和廢水進(jìn)入倒漏斗狀三相分離器實(shí)現(xiàn)氣液固三相分離。沼氣進(jìn)一步進(jìn) 入沼氣脫硫裝置，經(jīng)處理后出水通過(guò)溢流出水管排出反應(yīng)器。發(fā)酵液通過(guò)回流管5回流可 促進(jìn)液相中H2S釋放。(2)空氣沼氣進(jìn)氣、混合系統(tǒng)?？諝廨斎牍?1、沼氣輸入管12和錐形布?xì)馄?1呈 嵌套式組合，上升的空氣在錐形布?xì)馄鲀?nèi)形成一定的真空度，對(duì)其下方的第一氣室10具有 抽提作用，可以促進(jìn)液相中的硫化氫逸出。錐形布?xì)馄鞒时P(pán)狀分布，空氣與沼氣通過(guò)錐形 布?xì)馄骱?，在第二氣室充分混合，再上升通過(guò)填料15，在合適的溫度、濕度、營(yíng)養(yǎng)和供氧條件 下，微生物完成脫硫反應(yīng)，凈化沼氣經(jīng)過(guò)沼氣輸出管18排出。(3)生物填料系統(tǒng)。脫硫筒20內(nèi)充填鋼絲球填料，形成一個(gè)立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，供微 生物生長(zhǎng)。填料中的鐵與氣相中的硫化氫及噴淋液中的硫化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可將硫固定， 在合適的溫度、濕度、營(yíng)養(yǎng)和供氧條件下，附著在填料表面的微生物將固定的硫轉(zhuǎn)化成單質(zhì) 硫或硫酸鹽。邊固硫邊脫硫，脫硫劑表面不斷更新?？焖俚幕瘜W(xué)固定與生物轉(zhuǎn)化相結(jié)合，脫 硫效果好、速率快。(4)單質(zhì)硫收集排放系統(tǒng)。斜板噴淋液貯槽22與水平面夾角為20 30°，經(jīng)噴 淋液沖刷脫落的單質(zhì)硫進(jìn)入斜板噴淋液貯槽22，在重力作用下，淋洗下來(lái)的單質(zhì)硫轉(zhuǎn)移至 斜板噴淋液貯槽22底部，經(jīng)排硫管23排出，噴淋液從噴淋液液位管回流至三相分離區(qū)II。(5)供氧系統(tǒng)。采用測(cè)氧探頭對(duì)沼氣中的氧氣進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)調(diào)節(jié) 曝氣量大小，保證沼氣脫硫裝置中氧氣含量達(dá)到生物脫硫的要求，實(shí)現(xiàn)硫化氫向單質(zhì)硫的 轉(zhuǎn)化，以達(dá)到回收單質(zhì)硫的目的。
權(quán)利要求一種沼氣生產(chǎn) 脫硫一體化裝置，其特征在于包括沼氣生產(chǎn)裝置和沼氣脫硫裝置，沼氣生產(chǎn)裝置包括沼氣生產(chǎn)區(qū)I和三相分離區(qū)II，沼氣脫硫裝置包括單質(zhì)硫分離區(qū)III和沼氣脫硫區(qū)IV，沼氣生產(chǎn)區(qū)I底部設(shè)有排泥管(1)，反應(yīng)筒(3)的壁上從下到上依次設(shè)有進(jìn)水管(2)、取樣管(4)和回流管(5)；三相分離區(qū)II內(nèi)部從下到上依次設(shè)有污泥沉淀室(6)、倒漏斗狀三相分離器(7)和第一氣室(10)，三相分離區(qū)II筒壁外側(cè)設(shè)有溢流出水管(8)和噴淋液回流管(24)；單質(zhì)硫分離區(qū)III內(nèi)部設(shè)有斜板式噴淋液貯槽(22)，斜板式噴淋液貯槽(22)的斜板板面上縱向設(shè)有空氣輸入管(11)、沼氣輸入管(12)和錐形布?xì)馄?21)，斜板中心設(shè)有噴淋液液位管(9)，斜板噴淋液貯槽(22)上方設(shè)有第二氣室(14)，單質(zhì)硫分離區(qū)III筒壁外側(cè)設(shè)有氣體監(jiān)測(cè)采樣管(13)和排硫管(23)；沼氣脫硫區(qū)IV主體為脫硫筒(20)，脫硫筒(20)內(nèi)部從下到上依次設(shè)有生物填料(15)、盤(pán)型噴淋頭(16)和第三氣室(17)，脫硫筒(20)的壁上設(shè)有沼氣輸出管(18)，盤(pán)型噴淋頭通過(guò)輸送管與外部的循環(huán)噴淋泵(19)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼氣生產(chǎn)_脫硫一體化裝置，其特征在于所述的沼氣生產(chǎn) 裝置與沼氣脫硫裝置的體積比為2. 5 1 5 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼氣生產(chǎn)-脫硫一體化裝置，其特征在于所述的噴淋液液 位管(9)上端與斜板式噴淋液貯槽(22)內(nèi)液體表面齊平，錐形布?xì)馄?21)比斜板式噴淋 液貯槽(22)內(nèi)液面高2 4cm，噴淋液液位管(9)下端浸入三相分離區(qū)II處的發(fā)酵液液面 下3 4cm，斜板式噴淋液貯槽(22)的斜板與水平面夾角α為20° 30°，斜板式噴淋液 貯槽(22)的斜板低端與排硫管(23)相連，噴淋液回流管(24)管口設(shè)在三相分離區(qū)II發(fā) 酵液液面下5cm。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種沼氣生產(chǎn)-脫硫一體化裝置。其主體包括沼氣生產(chǎn)區(qū)I、三相分離區(qū)II、單質(zhì)硫分離區(qū)III和沼氣脫硫區(qū)IV。沼氣生產(chǎn)區(qū)底部設(shè)有排泥管，反應(yīng)筒的壁上設(shè)有進(jìn)水管、取樣管和回流管；三相分離區(qū)內(nèi)部設(shè)有污泥沉淀室、倒漏斗狀三相分離器和第一氣室，筒壁上設(shè)有溢流出水管和噴淋液回流管；單質(zhì)硫分離區(qū)內(nèi)部設(shè)有斜板式噴淋液貯槽，貯槽板面上縱向設(shè)有空氣輸入管、沼氣輸入管和錐形布?xì)馄?，貯槽中心設(shè)有噴淋液液位管，筒壁外側(cè)設(shè)有氣體監(jiān)測(cè)采樣管和排硫管；沼氣脫硫區(qū)的脫硫筒內(nèi)部設(shè)有生物填料、盤(pán)型噴淋頭和第三氣室，筒壁上設(shè)有沼氣輸出管。本實(shí)用新型中厭氧反應(yīng)器與生物脫硫裝置融于一體，氣相中脫除H2S，可促進(jìn)液相中H2S釋放。
文檔編號(hào)C02F3/28GK201648109SQ20102010959
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者余一, 鄭平, 陸慧鋒, 陳小光 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)