一種撬裝式微生物脫硫及硫磺回收裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種撬裝式微生物脫硫及硫磺回收裝置，主要用于大中型沼氣工程的沼氣脫硫，也可用于天然氣、工藝氣體以及工業(yè)廢氣等含有硫化氫的氣態(tài)流體的凈化處理，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)單質(zhì)硫的回收，屬于環(huán)保凈化裝備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]生物天然氣(B1-natural gas)也稱生物甲燒(B1nethane),是指各種有機(jī)生物質(zhì)通過厭氧發(fā)酵或氣化后精煉/合成的方式，轉(zhuǎn)變成以甲烷成分為主的生物燃?xì)?。前者即通常說的沼氣發(fā)酵，是成熟的技術(shù)；后者(合成生物天然氣)尚未進(jìn)入商業(yè)化開發(fā)。生物天然氣與常規(guī)天然氣有著完全相同的組分和性質(zhì)，但資源卻永不枯竭，屬于可再生綠色能源。由于生物天然氣符合可持續(xù)發(fā)展的要求，以及其具備綠色、清潔、環(huán)保等特性，歐盟、日本、美國等發(fā)達(dá)國家越來越青睞于生物天然氣的使用，并已在氣體儲(chǔ)存、運(yùn)輸和輸送方面奠定了良好的工作基礎(chǔ)。我國的生物天然氣行業(yè)也正處于方興未艾的發(fā)展階段。
[0003]然而在沼氣、消化氣、垃圾填埋氣等生物天然氣中，都含有硫化氫氣體，其濃度范圍從上百到上萬PPM。在工業(yè)化利用上述生物燃?xì)膺^程中，需要將其中的硫化氫予以去除。目前常用的脫硫技術(shù)有干法、濕法和生物脫硫。干法脫硫主要是采用以氧化鐵或活性炭為主的吸附劑，濕法脫硫主要為化學(xué)吸收法及濕式氧化催化法，生物脫硫則采用嗜硫菌通過生物反應(yīng)器進(jìn)行脫硫。相對(duì)于干法與濕法，生物脫硫是指在適當(dāng)?shù)臏囟取穸?、營養(yǎng)物和氧氣條件下，通過脫硫細(xì)菌的代謝作用把硫化物轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫的過程，該法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、環(huán)保清潔、低能耗、高效率等特點(diǎn)，非常滿足目前生物天然氣工業(yè)對(duì)脫硫過程的要求。
[0004]目前部分沼氣工程中微生物脫硫裝置已有應(yīng)用，使用效果良好，但是結(jié)構(gòu)尚不完善，給使用和日常維護(hù)帶來不便，不利于沼氣工程的推廣應(yīng)用。中國專利CN2870960Y公開了 “一種沼氣生物脫硫設(shè)備”，該專利脫硫塔為生物滴濾塔，脫硫系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的H2SO4使循環(huán)液的PH值快速降低，循環(huán)液的pH無法保持，導(dǎo)致脫硫率下降。中國專利CN101703883A公開了 “脫除生物氣中硫化氫的方法及裝置”，該專利主體設(shè)備為鼓泡塔板吸收氧化裝置，雖有快速、高效脫硫的優(yōu)點(diǎn)，但鼓泡塔有傳質(zhì)速率慢、供氣效率低及能耗高等缺陷，導(dǎo)致鼓泡塔工業(yè)推廣應(yīng)用受到限制。中國專利CN201023019Y公開了 “一種沼氣生物脫硫裝置”，該裝置屬于一體化生物脫硫設(shè)備，但空氣與沼氣混合，存在極大的安全隱患；無法準(zhǔn)確控制塔內(nèi)填料層中溶液的溶解氧含量，造成硫酸鹽的積累，影響脫硫效果；生成的單質(zhì)硫逐漸堵塞填料層，增加系統(tǒng)壓降，導(dǎo)致脫硫率降低。中國專利CN203090734U公開了 “一種兩段式沼氣生物脫硫裝置”，該專利可消除沼氣安全隱患、脫硫效率高及穩(wěn)定運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)，但該生物反應(yīng)器為曝氣式再生塔，溶解氧分布不均勻，導(dǎo)致硫酸鹽副產(chǎn)物相對(duì)較高，且傳質(zhì)效果差、能耗高，工程應(yīng)用受到一定的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于生物脫硫優(yōu)勢(shì)與生物天然氣脫硫的趨勢(shì)，本發(fā)明的目的是在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，開發(fā)一種運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、安全可靠、節(jié)能高效、用途廣泛的微生物脫硫及硫磺回收裝置。
[0006]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取了以下的技術(shù)方案:一種微生物脫硫及硫磺回收裝置，由化學(xué)吸收單元、生物氧化單元、硫磺回收單元、循環(huán)脫硫液?jiǎn)卧涂刂茊卧M成，包括一個(gè)去除硫化氫的吸收塔、生物反應(yīng)器、沉降槽、貧液槽、富液槽、清水槽、貧液泵、富液泵、離心機(jī)、硫磺回收槽等設(shè)備。化學(xué)吸收單元通過弱堿性溶液化學(xué)吸收通入其中的硫化氫；生物氧化單元實(shí)質(zhì)為內(nèi)循環(huán)氣升式生物流化床反應(yīng)器，將吸收硫化氫的富液在曝氣條件下，實(shí)現(xiàn)硫化物生物氧化為單質(zhì)硫及堿液再生；硫磺回收單元用于將硫漿液經(jīng)沉降、離心工序，實(shí)現(xiàn)單質(zhì)硫回收。其中，所述生物氧化單元位于所述化學(xué)吸收單元和所述硫磺回收單元之間。循環(huán)脫硫液?jiǎn)卧ㄘ氁翰邸⒏灰翰?、貧液泵及富液泵，?shí)現(xiàn)貧液進(jìn)化學(xué)吸收單元和富液進(jìn)生物氧化單元的循環(huán)?？刂茊卧囟扔?jì)、流量計(jì)、PH計(jì)、ORP計(jì)和電導(dǎo)率儀等在線儀表，實(shí)現(xiàn)生物反應(yīng)器內(nèi)溫度、空氣流量、PH值、ORP值和電導(dǎo)率值等關(guān)鍵參數(shù)的自動(dòng)化控制。吸收塔底部和富液槽底部通過管道相連，吸收塔頂部和貧液槽(或清水槽)底部通過貧液泵及管道相連，富液槽底部和生物反應(yīng)器底部通過富液泵及管道相連，生物反應(yīng)器頂部和沉降槽通過管道相連，沉降槽頂部與貧液槽及生物反應(yīng)器底部通過管道相連。
[0007]吸收塔內(nèi)設(shè)有填料層，在填料層的下部設(shè)有進(jìn)氣口、富液出液口和排污口 ；上部設(shè)有出氣口、貧液噴淋口和清水噴淋口。生物反應(yīng)器實(shí)質(zhì)為內(nèi)循環(huán)氣升式生物流化床反應(yīng)器，包括反應(yīng)器主體區(qū)和三相分離區(qū)兩部分。反應(yīng)器主體區(qū)由同心導(dǎo)流內(nèi)筒和外筒組成。三相分離區(qū)內(nèi)有倒漏斗狀隔離筒、擋板和溢流堰。沉降槽內(nèi)上清貧液由上清液出口進(jìn)入貧液槽，下層硫磺漿液經(jīng)漿液排液口進(jìn)入離心機(jī)。貧液槽和富液槽類似于緩沖罐，保證系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。
[0008]在所述吸收塔內(nèi)裝有階梯環(huán)或鮑爾環(huán)填料，兩填料層間還設(shè)有液體分布器。
[0009]在所述吸收塔內(nèi)位于填料層和出氣口之間還設(shè)置有除霧器，以去除凈化氣中的水霧。
[0010]在所述吸收塔內(nèi)設(shè)置沖洗裝置，定期對(duì)吸收塔內(nèi)填料上附著的硫磺沉淀洗脫，洗滌濁液從排污口排放。
[0011]在所述生物反應(yīng)器內(nèi)填充活性炭或生物陶粒為填料，填料下部設(shè)有曝氣器，以實(shí)現(xiàn)載體的流態(tài)化。曝氣器通過管道與外面的鼓風(fēng)機(jī)相連，由空氣流量計(jì)控制鼓入空氣量，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破脚_(tái)，再生廢氣由空氣出口排出。
[0012]在所述生物反應(yīng)器內(nèi)富液由進(jìn)料口進(jìn)入，在固定化脫硫菌種的流態(tài)化載體的催化下，生成單質(zhì)硫，同時(shí)堿液得到再生。富含硫磺的再生液經(jīng)由溢流堰進(jìn)入沉降槽。
[0013]在所述生物反應(yīng)器內(nèi)安裝在線溫度探頭，把系統(tǒng)溫度控制在一定的范圍，維持脫硫菌種高活性平穩(wěn)運(yùn)行；安裝在線ORP探頭，控制吸收液的溶液氧在一定的范圍，避免過多硫酸鹽副產(chǎn)物的生成；安裝在線pH探頭，可以準(zhǔn)確地控制吸收液的酸堿度在一定的范圍，增加吸收塔中硫化物的吸收穩(wěn)定性；安裝在線電導(dǎo)率探頭，檢測(cè)系統(tǒng)硫酸鹽含量。通過上述在線儀表以控制生物反應(yīng)器內(nèi)溫度、PH值、ORP值和電導(dǎo)率值等參數(shù)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破脚_(tái)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)的自動(dòng)化控制。
[0014]在所述生物反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置廢液排液口，定期排放硫酸鹽廢液并補(bǔ)充新鮮營養(yǎng)液，以維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0015]在所述沉降槽內(nèi)增設(shè)六角蜂窩斜管，以強(qiáng)化硫磺沉降分離效果。
[0016]在所述貧液槽和貧液泵之間安裝液體流量計(jì)，便于控制進(jìn)入吸收塔內(nèi)貧液的流量。
[0017]在所述離心機(jī)內(nèi)硫磺漿液離心實(shí)現(xiàn)固液分離，硫磺產(chǎn)品進(jìn)入硫磺回收槽，濾液則回流進(jìn)入生物反應(yīng)器，循環(huán)使用。
[0018]本發(fā)明專利提出的一種微生物脫硫及硫磺回收裝置，用于含硫化氫的氣體流體脫硫凈化領(lǐng)域，與現(xiàn)有液相氧化還原脫硫裝置中化學(xué)品消耗高和容易發(fā)生硫堵，造成操作成本的增加等缺點(diǎn)相比，該裝置具有如下優(yōu)勢(shì):
(I)該裝置為兩段式生物脫硫裝置，生物天然氣中的硫化物先在吸收塔內(nèi)化學(xué)吸收，然后在生物反應(yīng)器內(nèi)被生物氧化，避免過量的氧氣與沼氣混合接觸帶來的安全隱患。
[0019](2)該裝置實(shí)現(xiàn)單質(zhì)硫的回收，而非硫酸鹽的生成帶來循環(huán)液的pH值降低，導(dǎo)致脫硫率下降的缺陷，實(shí)現(xiàn)持續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行。生物硫磺具有親水性，不易造成硫堵，親水性的硫磺還可做農(nóng)業(yè)化肥和殺蟲劑，提高了附加值。
[0020](3)該裝置核心設(shè)備為內(nèi)循環(huán)氣升式生物流化床反應(yīng)器，具有傳質(zhì)速率高、溶解氧供氣效率高、流化效果好和能量耗散均勻等優(yōu)點(diǎn)，通過微生物催化作用在生物反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)高效生物氧化再生，降低了化學(xué)品的消耗，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0021](4)含硫化氫氣體流體通過吸收塔進(jìn)行化學(xué)吸收，在生物反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)生物氧化再生，含硫磺的再生液經(jīng)沉降槽內(nèi)的六角蜂窩斜管強(qiáng)化沉降分離，上清貧液循環(huán)重新進(jìn)入吸收塔，解決了單質(zhì)硫堵塞填料層的問題。
[0022]本專利技術(shù)通過整合廢氣凈化專有菌種培育、生物流化床、載體固定化掛膜方法、內(nèi)循環(huán)氣升式反應(yīng)器、PLC等多項(xiàng)高新技術(shù)，不僅可有效地凈化含硫廢氣，充分有效利用沼氣資源，實(shí)現(xiàn)自然資源的清潔利用；而且能夠?qū)崿F(xiàn)具有附加值硫磺資源的回收，增加額外經(jīng)濟(jì)效益，在產(chǎn)生客觀綠色能源的同時(shí)，還減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)綠色低碳。生物脫硫產(chǎn)業(yè)的綠色環(huán)?；⒐?jié)能減排化、資源回收化具有社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境三重效益。
【附圖說明】
[0023]圖1本發(fā)明實(shí)施例裝置的連接示意圖。
[0024]圖中，1-填料吸收塔，2-生物反應(yīng)器，3-沉降槽，4-富液槽，5-貧液槽，6_清水槽，7-離心機(jī)，8-硫磺回收槽，9-貧液泵，10-富液泵，11-生物天然氣進(jìn)氣口，12-凈化氣出氣口，13-貧液進(jìn)吸收塔口，14-富液出吸收塔口，15-清水噴淋口，16-填料，17-液體分布器，18-除霧器，19-吸收塔排污口，20-富液進(jìn)富液槽口，21-富液出富液口，22-富液進(jìn)生物反應(yīng)器口，23-含硫磺再生液溢流堰，24-空氣進(jìn)氣口，25-空氣出氣口，26-反應(yīng)器主體區(qū)，27-導(dǎo)流筒，28-外筒，29-三相分離區(qū)，30-隔離筒，31-擋板，32-鼓風(fēng)機(jī)，33-空氣曝氣器，34-溫度探頭，35-pH探頭，36-0RP探頭，37-電導(dǎo)率探頭，38-廢液排放口，39-