一种生物脱硫系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种生物脱硫系统，所述系统包括依次连接的吸收单元、生物反应单元和分离单元，分离单元与吸收单元的之间设有回路；生物反应单元包括生物反应装置、ORP检测器、曝气装置和pH检测器，曝气装置、ORP检测器、pH检测器分别与生物反应装置相连。所述系统实现了碱再生循环，处理能力可达3g/(L·d)以上，脱硫率可达98.8％以上。

A biological desulphurization system

The utility model relates to a biological desulfurization system, the system includes absorption unit, biological reaction unit and a separation unit connected in turn, loop is arranged between the separating unit and absorption unit; biological reaction unit including biological reaction device, ORP detector, pH detector and aeration device, an aeration device, ORP detector and pH detector are respectively connected biological reaction device. The system has realized the alkali regeneration cycle, and the processing capacity is up to 3g/ (L. D), and the desulfurization rate can be over 98.8%.

【技术实现步骤摘要】
一种生物脱硫系统
本技术涉及环境工程领域，尤其涉及一种生物脱硫系统。
技术介绍
天然气、沼气等生物燃气中往往含有大量的硫化氢(H2S)气体。H2S是一种无色有臭鸡蛋味的毒性气体，并带有一定的腐蚀性。化学性质不稳定，在空气中易燃，并且在空气充足的时候燃烧生成二氧化硫(SO2)，转化为二次污染。硫化氢对不仅对钻井设备以及输送管线有很强烈的腐蚀作用，而且其燃烧产物二氧化硫又是酸雨产生的重要原因。近年来，尽管我国经济发展迅猛，然而经济发展所引起的环境问题正在越来越受到人们的重视。在国内外大力提倡低碳经济和日益严格环保排放要求的趋势下，对天然气进行脱硫处理已经显得越来越重要和必要。目前，国内外已经建立多种处理H2S气体的方法。依其弱酸性和强还原性而进行脱硫可分为物理法、化学法、生物法。物理法和化学法发展比较早，现已比较成熟。生物法脱硫是上世纪80年代发展起来的一种新的脱硫工艺，天然气、沼气等气体中的H2S首先被碱液吸收，然后，利用微生物处理吸收液，将H2S转化为单质硫。生物脱硫具有低能耗、高效率、设备简单、不产生二次污染等优点，是极具发展潜力的脱硫新方法，引起了国内外越来越多的研究。而且生成的生物硫磺尺度在纳米级，具有良好的生物亲和性与亲水性，是农药和医药生产最佳的原料。CN106381183A公开了一种沼气生物脱硫装置，包括脱硫塔，生物氧化反应器，硫分离器，脱硫塔的底部与生物氧化反应器的底部连接，生物氧化反应器上设置有与硫分离器连接的管路，生物氧化反应器与脱硫塔上部通过管路连接；生物氧化反应器上设置有通压缩空气的出、入口。脱硫液经脱硫塔顶部的喷淋头喷淋而下，含硫化氢的沼气从脱硫塔下部的进气管吹入，在脱硫塔中部的填料中与循环液充分接触，循环液呈碱性，将硫化氢从沼气中选择性吸收出来，吸收硫化氢的脱硫液进入生物氧化反应器，生物氧化反应器中存在脱硫微生物，通过氧化作用将脱硫液中的硫氢根离子氧化成单质硫。此工艺存在以下缺陷：(1)反应器里的液体打入吸收塔时带有大量固体硫磺，碱液的有效体积较小，要达到比较好的吸收效果必然需要加大流量，这就增加了能耗；(2)反应器中是一个曝气环境，夹带着氧气的液体会进入吸收塔，而使净化后的沼气含有氧气，降低沼气的热值并产生爆炸隐患；(3)间歇分离硫磺为了能分离到更多硫磺就需要将沉降罐做大，而且需要配置更多的液体，增加了设备成本和运行成本，且分离过程会带出大量的液体，会影响系统平稳连续的运行。H2S转化成S0是一个硫氧化过程，常用的能氧化硫化物的微生物可分为3类：丝状硫细菌、光合硫细菌和无色硫细菌。H2S通入碳酸盐碱液中，存在如下的反应：进一步，HS-在硫氧化菌的作用下，生成单质S0和SO42-。然而，物质生成的偏向性与ORP紧密相关。ORP可以通过调节曝气量而改变。在限氧条件下，ORP很低，这时体系中主要为如下反应：2HS-+O2→2S0+2OH-(3)而当体系中富氧条件下，SO42-的生成增多，如下所示：HS-+2O2→SO42-+H+(4)从(3)和(4)可以看出，在限氧条件生成S0的同时，有OH-释放，而如前所述，CN106381183A中公开的设备存在设计上的不足，菌种活性不够高。因此，需要设计更加高效的生物脱硫设备。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，即现有的生物脱硫技术所用的菌是低pH低盐度耐受的细菌，这种生物脱硫系统具有吸收能力低，对设备要求高，菌株活性不稳定等不足，本技术开发出一种具有碱再生循环的高盐高碱的生物燃气高效生物脱硫系统。利用嗜盐嗜碱硫氧化菌脱除吸收液中的硫化物形成单质硫。为达上述目的，本技术采用如下技术方案：本技术提供一种生物脱硫系统，包括依次连接的吸收单元、生物反应单元和分离单元，所述分离单元与所述吸收单元的之间设有回路；所述生物反应单元包括生物反应装置、ORP检测器、曝气装置和pH检测器，所述曝气装置、ORP检测器、pH检测器分别与生物反应装置相连。需要说明的是，关于回路，分离单元的出液口与吸收单元的进液口相连。曝气装置与生物反应装置的进气口相连，ORP检测器、pH检测器设置在能够检测生物反应装置内部的反应液的位置。本技术所述吸收单元优选包括吸收塔。优选地，所述吸收单元中从上至下依次设有出气口、填料口和进气口。优选地，所述吸收单元的顶部设有连接所述回路的喷淋装置。优选地，所述喷淋装置位于所述出气口和所述进气口的水平位之间。本技术所述吸收单元的顶部通过所述回路与所述分离单元连接。本技术所述分离单元包括沉积罐。所述生物脱硫系统还包括尾气吸收装置，所述尾气吸收装置与所述吸收单元的出气口之间通过气体管路连接。示例性地，本技术所述系统的工作流程为：含H2S的生物燃气通过进气口通入吸收单元中与碱性吸收液接触，吸收大部分H2S，得到的反应液进入生物反应单元，同时空气和/或氧气从氧气入口通入生物反应单元，嗜碱硫化菌进行生物氧化反应后将生成S单质和OH-，所得混合液进入分离单元，分离得到S单质，同时含有OH-的液相经回路回流至吸收单元，实现循环。经吸收H2S后的生物燃气可以通过尾气吸收装置吸收残余的H2S后直接排放。除了定期收集S单质和补充培养液之外，不需要人工操作即可维持系统的连续运转。利用本技术所述系统进行的生物燃气脱硫方法包括如下步骤：(1)硫化氢气体的吸收：在所述吸收单元中填充吸收液，所述吸收液含有嗜盐嗜碱硫氧化菌的细胞培养液和缓冲对，将含H2S的生物燃气通入所述吸收液，吸收H2S，得到反应液；(2)生物氧化：将步骤(1)所得反应液引入所述生物反应单元，同时将空气和/或氧气通入所述生物反应单元，控制ORP为-450～-300mV，例如-300mV、-330mV、-350mV、-380mV、-400mV、-420mV、-435mV或-450mV等，mV反应后得到含有硫单质的混合液；(3)硫单质的分离：将步骤(2)所得含有硫单质的混合液引入所述分离单元，固液分离后，收集硫单质，液相通过所述回路回流至所述吸收单元。所述步骤(1)之后优选还包括：(1’)吸收H2S后的生物燃气从所述出气口经所述气体管路通入所述尾气吸收装置，进一步吸收H2S后直接排出。作为优选的技术方案，所述生物燃气脱硫方法包括如下步骤：(1)硫化氢气体的吸收：在所述吸收单元中填充吸收液，所述吸收液含有嗜盐嗜碱硫氧化菌的细胞培养液和缓冲对，所述缓冲对包括：NaHCO3-Na2CO3、NaHCO3-NaOH、Na2CO3-NaOH、KHCO3-K2CO3，KHCO3-KOH，K2CO3-KOH中的任意一种或至少两种的组合，将含H2S的生物燃气通入所述吸收液，吸收H2S，得到反应液；(1’)吸收H2S后的生物燃气从所述出气口经所述气体管路通入所述尾气吸收装置，所述尾气吸收装置中填充有NaOH溶液、NaHCO3或Ca(OH)2溶液中的任意一种或至少两种的组合，进一步吸收H2S后直接排出；(2)生物氧化：步骤(1)所得反应液溢流入所述生物反应单元，同时将空气和/或氧气通入所述生物反应单元，通过ORP检测器监测所述反应液的ORP，控制ORP为-450～-300mV，所述反应液的Na+浓度维持在0.5～4M之间，通过pH检测器监测所述反应液的pH，pH维持在7.5～1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物脱硫系统，包括依次连接的吸收单元、生物反应单元和分离单元，其特征在于，所述分离单元与所述吸收单元的之间设有回路；所述生物反应单元包括生物反应装置、ORP检测器、曝气装置和pH检测器，所述曝气装置、ORP检测器、pH检测器分别与生物反应装置相连。

【技术特征摘要】
1.一种生物脱硫系统，包括依次连接的吸收单元、生物反应单元和分离单元，其特征在于，所述分离单元与所述吸收单元的之间设有回路；所述生物反应单元包括生物反应装置、ORP检测器、曝气装置和pH检测器，所述曝气装置、ORP检测器、pH检测器分别与生物反应装置相连。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述吸收单元包括吸收塔。3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述吸收单元中从上至下依次设有出气口、填料口和进气口。4.如权利要求1或2所述的系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢建民，穆廷桢，杨茂华，苗得露，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：新型
国别省市：北京,11