专利名称：沼气生产-脱硫一体化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及有机废水厌氧处理装置，尤其涉及一种沼气生产-脱硫一体化装置。
背景技术：
沼气发酵是有机废水处理的重要手段之一。由于运行成本低、污泥产量少、可回收 沼气，沼气发酵技术受到了环境工程界的青睐。生活污水含有3 6mg/L有机硫和30 60mg/L无机硫，一些工业有机废水(如纸浆废水、制革废水、制药废水等)的硫酸盐含量甚 至高达9000mg/L以上。在这些含硫废水的厌氧生物处理过程中，会产生大量硫化氢气体， 浓度约为1 20g/m3。硫化氢是一种剧毒有害气体。在空气中及潮湿环境条件下，硫化氢对 管道、燃烧器以及其它金属设备、仪器仪表等有强烈腐蚀作用；硫化氢燃烧生成二氧化硫， 可直接影响人类身体健康；二氧化硫遇水生成硫酸，则有强烈的腐蚀作用。沼气脱硫是沼气 生产中不可或缺的处理工序。 沼气脱硫的方法有化学法、物化法和生物法等。目前我国沼气工程上普遍应用的 脱硫技术以物理化学法为主(俗称干法脱硫)，即用三氧化二铁脱硫剂脱除沼气中的H2S。 在常温下，沼气通过脱硫剂床层，硫化氢与活性氧化铁接触，生成三硫化二铁，然后与空气 接触，铁的硫化物转化为氧化铁和单质硫。这样的脱硫再生过程可循环多次，直至氧化铁脱 硫剂表面的大部分孔隙被硫或其他杂质覆盖而失去活性。氧化铁干法脱硫工艺简单，成熟 可靠，造价低(25m1兑硫塔造价约为8万)，能达到较高的净化程度。但是，此法处理成本较 高(15元/kg (H2S)左右)，运行操作麻烦(每4 6个月需更换或再生脱硫剂一次)，且废 弃的脱硫剂存在二次污染问题。 与物理法和化学法相比，生物法脱硫具有设备简单、成本低、环保清洁、可回收单 质硫等特点，是极具发展潜力的脱硫技术。所谓生物脱硫，就是在合适的温度、湿度、营养和 供氧条件下，通过硫细菌的代谢作用将硫化氢转化为单质硫或者硫酸。反应过程为 H2S+202-H2S04 2H2S+02-2S° +20H— 将沼气生产与沼气脱硫合二为一，开发沼气生物_脱硫一体化装置，不仅可以简 化设备，省去沼气输送气泵，还可以原位缓解硫化氢对厌氧消化的抑制作用，提高厌氧反应 器对含硫废水的适应性。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种沼气生产_脱硫一体化装置。
沼气生产_脱硫一体化装置包括沼气生产装置和沼气脱硫装置，沼气生产装置包 括沼气生产区I和三相分离区II，沼气脱硫装置包括单质硫分离区III和沼气脱硫区IV， 沼气生产区I底部设有排泥管，反应筒的壁上从下到上依次设有进水管、取样管和回流管； 三相分离区II内部从下到上依次设有污泥沉淀室、倒漏斗状三相分离器和第一气室，三相 分离区筒壁外侧设有溢流出水管和喷淋液回流管；单质硫分离区III内部设有斜板式喷淋液贮槽，斜板式喷淋液贮槽的斜板板面上纵向设有空气输入管、沼气输入管和锥形布气器， 斜板中心设有喷淋液液位管，斜板喷淋液贮槽上方设有第二气室，单质硫分离区III筒壁 外侧设有气体监测采样管和排硫管；沼气脱硫区IV主体为脱硫筒，脱硫筒内部从下到上依 次设有生物填料、盘型喷淋头和第三气室，脱硫筒的壁上设有沼气输出管，盘型喷淋头通过 输送管与外部的循环喷淋泵相连。 所述的沼气生产装置与沼气脱硫装置的体积比为2.5 : 1 5 : 1。所述的喷淋 液液位管上端与斜板式喷淋液贮槽内液体表面齐平，锥形布气器比斜板式喷淋液贮槽内液 面高2 4cm，喷淋液液位管下端浸入三相分离区II发酵液液面下3 4cm，斜板式喷淋液 贮槽的斜板与水平面夹角a为20° 30° ，斜板式喷淋液贮槽的斜板低端与排硫管相连， 喷淋液回流管管口设在三相分离区II发酵液液面下5cm。 本发明的有益效果有①厌氧反应器与生物脱硫装置融于一体，沼气边产生边脱 硫，无需气泵输送；②以沼气发酵液作为喷淋液，既可利用发酵液中的养分而节省成本，也 可利用发酵液中的碱度而强化H2S吸收；③将H2S氧化成单质硫，可回收硫资源；④气相中 脱除H^，可促进液相中H2S释放，从而缓解沼气生产区的H2S抑制；⑤化学转化与生物转化 同时进行，沼气脱硫速率快，处理效果好。
图1是沼气生产_脱硫一体化装置的结构示意图；
图2是本发明斜板式喷淋液贮槽的剖视图。 图中排泥管1、进水管2、反应筒3、取样管4、回流管5、污泥沉淀室6、倒漏斗状三 相分离器7、溢流出水管8、喷淋液液位管9、第一气室10、空气输入管11、沼气输入管12、气 体监测采样管13、第二气室14、生物填料15、盘型喷淋头16、第三气室17、沼气输出管18、 循环喷淋泵19、脱硫筒20、锥形布气器21、斜板式喷淋液贮槽22、排硫管23和喷淋液回流 管24。
具体实施例方式
如图1所述，沼气生产_脱硫一体化装置包括沼气生产装置和沼气脱硫装置，沼气 生产装置包括沼气生产区I和三相分离区II，沼气脱硫装置包括单质硫分离区III和沼气 脱硫区IV，沼气生产区I底部设有排泥管1，反应筒3的壁上从下到上依次设有进水管2、取 样管4和回流管5 ;三相分离区II内部从下到上依次设有污泥沉淀室6、倒漏斗状三相分离 器7和第一气室IO，三相分离区筒壁外侧设有溢流出水管8和喷淋液回流管24 ;单质硫分 离区III内部设有斜板式喷淋液贮槽22，斜板式喷淋液贮槽22的斜板板面上纵向设有空气 输入管11、沼气输入管12和锥形布气器21，斜板中心设有喷淋液液位管9，斜板喷淋液贮 槽22上方设有第二气室14，单质硫分离区III筒壁外侧设有气体监测采样管13和排硫管 23 ;沼气脱硫区IV主体为脱硫筒20，脱硫筒20内部从下到上依次设有生物填料15、盘型喷 淋头16和第三气室17，脱硫筒20的壁上设有沼气输出管18，盘型喷淋头通过输送管与外 部的循环喷淋泵19相连。 所述的沼气生产装置与沼气脱硫装置的体积比为2.5 : 1 5 : 1。所述的喷淋 液液位管9上端与斜板式喷淋液储槽22内液体表面齐平，锥形布气器21比斜板式喷淋液储槽22内液面高2 4cm，喷淋液液位管9下端浸入三相分离区II发酵液下3 4cm，斜 板式喷淋液贮槽22的斜板与水平面夹角a为20° 30° ，斜板式喷淋液贮槽22的斜板 低端与排硫管23相连，喷淋液回流管24管口设在三相分离区II发酵液液面下5cm。
本发明的工作过程如下
本发明分五个系统工作过程，具体如下 (1)沼气生产系统。主要包括排泥区1、进水管2、反应筒3、取样管4、回流管5、倒 漏斗状三相分离器7和溢流出水管8。废水进入沼气生产区I后经微生物作用产生沼气，颗 粒污泥随上升的沼气和废水进入倒漏斗状三相分离器实现气液固三相分离。沼气进一步进 入沼气脱硫装置，经处理后出水通过溢流出水管排出反应器。发酵液通过回流管5回流可 促进液相中H^释放。 (2)空气沼气进气、混合系统。空气输入管11、沼气输入管12和锥形布气器21呈 嵌套式组合，上升的空气在锥形布气器内形成一定的真空度，对其下方的第一气室10具有 抽提作用，可以促进液相中的硫化氢逸出。锥形布气器呈盘状分布，空气与沼气通过锥形 布气器后，在第二气室充分混合，再上升通过填料15，在合适的温度、湿度、营养和供氧条件 下，微生物完成脱硫反应，净化沼气经过沼气输出管18排出。 (3)生物填料系统。脱硫筒20内充填钢丝球填料，形成一个立体的网状结构，供微 生物生长。填料中的铁与气相中的硫化氢及喷淋液中的硫化物发生化学反应，可将硫固定， 在合适的温度、湿度、营养和供氧条件下，附着在填料表面的微生物将固定的硫转化成单质 硫或硫酸盐。边固硫边脱硫，脱硫剂表面不断更新。快速的化学固定与生物转化相结合，脱 硫效果好、速率快。 (4)单质硫收集排放系统。斜板喷淋液贮槽22与水平面夹角为20 30° ，经喷 淋液冲刷脱落的单质硫进入斜板喷淋液贮槽22，在重力作用下，淋洗下来的单质硫转移至 斜板喷淋液贮槽22底部，经排硫管23排出，喷淋液从喷淋液液位管回流至三相分离区II。
(5)供氧系统。采用测氧探头对沼气中的氧气进行监测，通过气体转子流量计调节 曝气量大小，保证沼气脱硫装置中氧气含量达到生物脱硫的要求，实现硫化氢向单质硫的 转化，以达到回收单质硫的目的。
权利要求
沼气生产-脱硫一体化装置，其特征在于包括沼气生产装置和沼气脱硫装置，沼气生产装置包括沼气生产区I和三相分离区II，沼气脱硫装置包括单质硫分离区III和沼气脱硫区IV，沼气生产区I底部设有排泥管(1)，反应筒(3)的壁上从下到上依次设有进水管(2)、取样管(4)和回流管(5)；三相分离区II内部从下到上依次设有污泥沉淀室(6)、倒漏斗状三相分离器(7)和第一气室(10)，三相分离区II筒壁外侧设有溢流出水管(8)和喷淋液回流管(24)；单质硫分离区III内部设有斜板式喷淋液贮槽(22)，斜板式喷淋液贮槽(22)的斜板板面上纵向设有空气输入管(11)、沼气输入管(12)和锥形布气器(21)，斜板中心设有喷淋液液位管(9)，斜板喷淋液贮槽(22)上方设有第二气室(14)，单质硫分离区III筒壁外侧设有气体监测采样管(13)和排硫管(23)；沼气脱硫区IV主体为脱硫筒(20)，脱硫筒(20)内部从下到上依次设有生物填料(15)、盘型喷淋头(16)和第三气室(17)，脱硫筒(20)的壁上设有沼气输出管(18)，盘型喷淋头通过输送管与外部的循环喷淋泵(19)相连。
2. 根据权利要求1所述的沼气生产_脱硫一体化装置，其特征在于所述的沼气生产 装置与沼气脱硫装置的体积比为2.5 : 1 5 : 1。
3. 根据权利要求1所述的沼气生产-脱硫一体化装置，其特征在于所述的喷淋液液 位管(9)上端与斜板式喷淋液贮槽(22)内液体表面齐平，锥形布气器(21)比斜板式喷淋 液贮槽(22)内液面高2 4cm，喷淋液液位管(9)下端浸入三相分离区II处的发酵液液面 下3 4cm，斜板式喷淋液贮槽(22)的斜板与水平面夹角a为20° 30° ，斜板式喷淋液 贮槽(22)的斜板低端与排硫管(23)相连，喷淋液回流管(24)管口设在三相分离区II发 酵液液面下5cm。
全文摘要
本发明公开了一种沼气生产-脱硫一体化装置。其主体包括沼气生产区I、三相分离区II、单质硫分离区III和沼气脱硫区IV。沼气生产区底部设有排泥管，反应筒的壁上设有进水管、取样管和回流管；三相分离区内部设有污泥沉淀室、倒漏斗状三相分离器和第一气室，筒壁上设有溢流出水管和喷淋液回流管；单质硫分离区内部设有斜板式喷淋液贮槽，贮槽板面上纵向设有空气输入管、沼气输入管和锥形布气器，贮槽中心设有喷淋液液位管，筒壁外侧设有气体监测采样管和排硫管；沼气脱硫区的脱硫筒内部设有生物填料、盘型喷淋头和第三气室，筒壁上设有沼气输出管。本发明中厌氧反应器与生物脱硫装置融于一体，气相中脱除H2S，可促进液相中H2S释放。
文档编号B01D53/52GK101760425SQ20101010682
公开日2010年6月30日 申请日期2010年2月5日 优先权日2010年2月5日
发明者余一, 郑平, 陆慧锋, 陈小光 申请人:浙江大学