[发明专利]原位沼气脱硫剂

说明书

技术领域：

本发明专利涉及一种直接加入沼气发酵装置中进行脱硫的原位沼气脱硫剂，可以用于大中小型厌氧发酵罐和户用沼气池的原位沼气脱硫。

技术背景：

硫化氢是一种剧毒气体，严重危害人畜安全。由于饲料喂养的普及，畜禽粪便中硫含量不断增加，导致沼气中的硫化氢含量也普遍由原来的1～2g/m³上升到3～4g/m³，沼气脱硫更为迫切。在我国，无论是大中型沼气工程还是农村户用沼气，目前沼气脱硫仍然以传统的干法脱硫(脱硫剂是三氧化二铁)为主；国外有部分沼气工程采用生物脱硫。三氧化二铁法历史悠久、技术成熟、比较适于沼气中硫化氢含量较低(≤1g/L)，且沼气气质比较干燥时脱硫，初期脱硫效率均能达到95％以上，但随着硫容的降低，后期脱硫效果会迅速衰减；因硫容限制导致使用周期短、更换频繁且不便，运行成本高，在实际使用中，许多用户觉得麻烦而没有对脱硫剂进行再生或更换，脱硫装置形同虚设，导致高含硫沼气被直接使用。

为了克服三氧化二铁脱硫的弊端，国内外一些单位通过改进化学脱硫剂、添加催化剂等手段来改进脱硫剂，以降低脱硫剂的成本、提高脱硫效率、延长使用时间。如美国的Maria研制的cu-zsm催化剂、钒酸盐氧化剂、德国通过添加絮凝剂来提高沼气脱硫效率等，北京合百意生态能源科技开发有限公司开发了农户使用的多功能脱硫器。这些措施能够部分改善铁法的不足，但仍不能有效克服干法脱硫的弊端。

鉴于物化脱硫的一些弊端，国内外的科研人员陆续将硫化氢的生物去除技术引进沼气脱硫中来。由于生物脱硫具有操作压力和温度低，运行成本低、自动化程度高、没有二次污染等优点，因而取得了一定的成果，具有较好的市场前景。

近几年，国内外利用从不同生境中分离到的脱硫微生物进行沼气脱硫，包括光合硫细菌、硫杆菌等，最成熟的代表菌是T.f菌(氧化亚铁硫杆菌)。同时进行了微生物脱硫的机理研究。现已探明了一些菌株的代谢原理，找出了编码脱硫酶的基因，正在构建基因工程菌株，以提高脱硫效率与应用范围。据报道，dsz基因簇已经成功地克隆到多株假单孢菌中。重组菌株比原始菌株能更有效地脱硫。而且，构建的工程菌具有广阔的工业应用和环境保护前景。荷兰、德国、日本、美国等国在生物脱硫方面取得了一些成功，据一些生物脱硫方面的文献报导，如1)德国专利号为DE102005025040的“沼气生化脱硫法”中，公开了将沼气与来源于光合作用的富氧气体在生化脱硫装置中混合后生化脱硫；2)日本专利专利号为JP2004135579的“沼气生物脱硫系统”中，公开了通过硝化液与沼气逆向接触，吸收、氧化沼气中的硫化氢；3)日本专利号为JP2003113386的“脱硫方法与脱硫装置”中，公开了将沼液导入生物脱硫塔内，并放入载体固定硫细菌从而去除沼气中的硫化氢；4)日本专利号为JP2003062421的“生物脱硫装置”中，公开了将好氧曝气污泥喷入脱硫塔内与含硫气体逆向接触脱硫，脱硫污泥回流入曝气池中进行再生活化；5)在《环境科学学报》(2008，Vol.28，No.8：1542-1548)的“猪场废水脱氮与沼气脱硫耦联反应器的启动”一文中，公开了农业部沼气所研究的沼气脱硫与废水脱氮的偶联反应等内容；6)中国专利公告号为CN 2870960Y的“一种沼气生物脱硫设备”中，公开了本发明人开发的一种生物法脱硫设备，即利用固定化硫细菌去除沼气中的硫化氢的生物脱硫装置；7)在《哈尔滨工业大学学报》(2005，Vol.37，No.2：167-197)的“低温生物处理含硫含氮气体效能和机理研究”，在《环境污染治理技术与设备》(2006，Vol.7，No.2：45-49)的“改进型生物滴滤塔处理H₂S臭气的最适工艺条件研究”8)本发明人曾在《应用与环境生物学报》(2004，Vol.10，No.2：215～217)发表了题为“木屑生物膜处理H₂S气体研究”，从不同环境中选育了几株高效脱硫微生物，在H₂S进气浓度为1107mg/m³时的脱硫率达94％。该方法成功地应用于坦桑尼亚剑麻废渣沼气工程中(日产沼气1500m³)，脱硫率可达95％以上。

但是，生物脱硫技术对温度比较敏感，若要达到90％以上的去除率，其反应温度必须控制在25℃以上，目前只限于沼气工程脱硫，其脱硫的稳定性受环境温度的影响较大。而且运行到一定阶段后，因脱硫颗粒累积于装置中，出现堵塞现象，到一定阶段需更换填料。