[发明专利]沼气原位脱硫装置及方法

说明书

本发明公开了一种沼气原位脱硫装置，包括主体厌氧消化反应器、套设于主体厌氧消化反应器上的水浴夹层、设置于主体厌氧消化反应器顶部的光源室、设置于光源室中的红外光源、设置于主体厌氧消化反应器底部的曝气盘、与水浴夹层连接的水浴锅、与水浴锅和水浴夹层连接的循环泵以及与主体厌氧消化反应器和曝气盘连接的压缩机，主体厌氧消化反应器内部设置填料层。本发明的沼气原位脱硫装置，利用最佳波长的红外光源并调节红外光源的光照强度，最大化激发光能营养型SOB的脱硫性能，实现厌氧消化原位脱硫；同时无需对反应器提供微氧条件，避免了甲烷与氧气混合后发生爆炸风险的技术缺陷。本发明还公开了一种沼气原位脱硫方法。

技术领域

本发明属于生物能源技术领域，具体地说，本发明涉及一种利用光能营养型硫氧化菌的沼气原位脱硫装置及方法。

背景技术

环境污染已逐渐成为全球各国共同关注的重要议题，对其关注程度也正逐年增加。厌氧消化工艺通过对生物质废弃物的再利用，产生再生能源甲烷，被认为是解决能源和环境危机的有效途径。在微生物的作用下生物质最终被转化为能源性产物沼气，用于能量回收，以弥补污水处理厂正常运行期间的部分能耗，为终极目标“碳中和”的实现做出贡献。原始沼气通常含CH₄ 50％～75％、CO₂ 25％～50％、H₂S 0.5％～1.5％，还含有一定浓度的H₂S气体，体积分数可达沼气的1.0％。H₂S气体含量虽然不高，但已远远超过相关行业和国家标准的规定值，利用之前不进行脱硫预处理，H₂S就会对仪器仪表和金属管道产生腐烛，影响总体使用效果。此外，H₂S很容易通过细胞膜扩散到细胞质中，抑制产甲烷菌活性，造成厌氧消化产气效率偏低。因此，在综合利用沼气之前必须采取相关的脱硫措施。

目前，工业应用较为普遍的多为传统的化学脱硫工艺，不仅成本高还容易产生二次污染；微氧生物脱硫工艺，即在不破坏反应器内厌氧消化还原性氛围的前提下，向厌氧反应器中通入一定量的O₂或空气，在硫氧化菌(SOB)的作用下，利用O₂作为电子受体，将反应器内的硫化物氧化为单质硫或硫酸盐(O₂过量)等，脱硫效率偏低且存在爆炸危险。最重要的是，上述方法都没有考虑硫资源的回收利用，造成硫资源大量浪费。因此，亟需开发一种装置既可以厌氧消化产沼气，又可高效原位脱除沼气H₂S，为后续沼气的利用节省成本。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种沼气原位脱硫装置，目的是提高脱硫效率，避免甲烷与O₂混合后发生爆炸风险。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：沼气原位脱硫装置，包括主体厌氧消化反应器、套设于主体厌氧消化反应器上的水浴夹层、设置于主体厌氧消化反应器顶部的光源室、设置于光源室中的红外光源、设置于主体厌氧消化反应器底部的曝气盘、与水浴夹层连接的水浴锅、与水浴锅和水浴夹层连接的循环泵以及与主体厌氧消化反应器和曝气盘连接的压缩机，主体厌氧消化反应器内部设置填料层。

所述主体厌氧消化反应器的顶部设置顶盖，所述光源室设置于顶盖上。

所述顶盖上设置沼气排出管，沼气排出管上设置气压控制阀。

所述红外光源的波长为805nm。

所述填料层的填料为聚丙烯填料。

所述主体厌氧消化反应器上设置沼气循环出气口和沼气循环入口，沼气循环出气口和沼气循环入口与所述压缩机连接，沼气循环入口与所述曝气盘连接，沼气循环出气口位于所述填料层的上方。

所述主体厌氧消化反应器的底部设置排泥口。

所述主体厌氧消化反应器的侧壁上设置多个取样口。

本发明还提供了一种沼气原位脱硫方法，采用上述的沼气原位脱硫装置，且包括步骤：