生物脱硫基本理论与运用

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脱硫菌：硫杆菌、硫化叶菌
• 光能营养菌 • 光能营养菌产生细菌叶绿素和类胡萝卜素，呈粉红、紫红、橙、褐、 绿等色，都是厌氧光合菌，多栖息于含硫化氢的厌氧水域中。 • 化能营养菌。 • 化能营养菌都是不产色素的好氧菌，栖息于含硫化物和氧的水中，能 将还原性硫化物氧化成单质硫、亚硫酸、硫酸。硫杆菌属、硫微螺菌 属、硫化叶菌属（统称为无色硫细菌）是较为常见的菌种。大多数无 色硫细菌都在pH中性、中温条件下生活。而硫杆菌属、硫化叶菌属 最适生长pH值范围为pH=2左右，最适生长温度为30℃左右。 2H2S+O2=硫细菌=2H2O+2S+能量(3) 2S+3O2+2H2O=硫细菌=2H2SO4+能量(4) 6CO2+6H2O=能量(3)(4) 酶=C6H12O6+6O2
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三、生物脱硫的启动和运行
• 新塔启动： • 运行与维护： • 安全管理：
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谢谢！
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• 优点： • 比表面积大、通量大、阻 力小、分离效率高
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喷淋头：螺旋喷嘴
• 螺旋喷嘴是一种实心锥形或空 心锥形喷雾喷嘴，喷流角度范 围可为50°～170°，本项目 所选用的喷嘴角度为120°。 这种结构紧凑的喷嘴有着畅通 的流道 ，可以最大程度地减少 液体阻塞。 • 优点： • 雾化效果好、防堵塞、阻力小
沼气生物脱硫装置
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一、脱硫塔结构图
• 组成： • （1）喷淋吸收塔 • （2）曝气水箱 • （3）脱水系统
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（1）喷淋吸收塔
• 填料：鲍尔环
• 喷淋头：螺旋喷嘴
• 脱硫菌：硫杆菌、硫化叶菌
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填料：鲍尔环
• 鲍尔环填料是一种新型填料,是针对拉西环的一些主要缺点加以改进而 出现的，是在普通拉西环的壁上开八层长方形小窗，小窗叶片在环中 心相搭，上下面层窗位置相互交搭而成。它与拉西环填料的主要区别 是在于在侧壁上开有长方形窗孔，窗孔的窗叶弯入环心，由于环壁开 孔使得气、液体的分布性能较拉西环得到较大的改善，尤其是环的内 表面积能够得以充分利用。
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2、湿法脱硫
• 湿式脱硫可以归纳分为物理吸收法、化学吸收法和氧化法三种。
• 物理和化学方法：以水或碱液对H2S直接进行吸收，存在硫化氢再处 理问题。 • 氧化法：是以碱性溶液为吸收剂，并加入载氧体为催化剂，吸收H2S ，并将其氧化成单质硫，湿法氧化法是把脱硫剂溶解在水中，液体进 入设备，与沼气混合，沼气中的硫化氢（H2S）与液体产生氧化反应 ，生成单质硫。吸收硫化氢的液体有氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠、 硫酸亚铁等。 • 优点：去除效率高、气液相接触反应速度快； • 缺点：能耗大、运行费高、大量废液难处理、工艺复杂需专人值守。
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生物脱硫基本理论与运用
詹偶如 2012.03.07
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生物脱硫基本理论与运用
• 一、沼气中硫化氢的产生 • 二、沼气中硫化氢的危害 • 三、沼气中硫化氢的脱除
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一、沼气中硫化氢的产生
• 1、沼气的主要成分是甲烷。沼气由55％～70％甲烷(CH4)、30％～ 45％二氧化碳(CO2)、此外还有少量氮气(N2)、氢气(H2)、一氧化碳 (CO)、硫化氢(H2S)和氨（NH3）等气体组成 。由于沼气含有少量硫 化氢，所以略带臭味。其特性与天然气相似。
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（2）曝气水箱
• 曝气盘： • 德国进口耶格尔曝气盘 • 优点： • 微孔曝气 • 溶氧效率高
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（3）脱水系统
凝水器 功能：凝结沼气中的水汽； 注意事项：采用的是自动排水方式。 （1）定期检查出水口是否堵塞，特别是冬季是否结冰，冬季结冰时 用热水解冻，不能用火烤。 • （2）检查凝水器中的水封的水是否充足。 • • • • • • • • • 冷干机：500m3/h,功率6.9kW。 功能：脱除沼气中的水汽； 注意事项： （1）注意巡查冷凝水量，并定期排放。 （2）定期做好设备的维护。
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二、硫化氢的危害
• 1、硫化氢对人体的危害 （1） 当浓度≥760mg/m3（502ppm）时，人会很快出现急性中毒， 呼吸麻痹而死亡. （2）当硫化氢浓度介于300～760mg/m3（198～502ppm）时，可引 发肺水肿、支气管炎及肺炎、头痛、头昏、恶心、呕吐、排尿困难。 （3）当硫化氢浓度10mg/m3～300mg/m3（6.6～198ppm）时，可出 现眼急性刺激症状，稍长时间接触引起肺水肿。 • 2、硫化氢对设备的危害 硫化氢的化学活动性极大，电化学失重腐蚀、“氢脆”和硫化物应 力腐蚀、破裂等对金属管线的腐蚀作用强烈。
• 沼气中的硫化氢产生于水解酸化阶段
H
发酵性细菌 | |
H
| |
H
| |
蛋白质 R C COOH H C C COOH NH H
| 脱氨酶
2 H
|
SH NH
2
R C COOH H 2O R C COOH NH 3 | | (氨) NH OH 2 （有机酸) （氨基酸） H H H C C COOH 2H2O CH 3COOH HCOOH NH 3 H 2 S | | 甲酸 乙酸 (氨) (硫化氢) SH NH 2 半光氨酸
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二、脱硫系统的工作原理
（1）空气和沼气混合从塔底部进入塔内； （2）曝气后的循环液从顶部向下喷淋； （3）气液在填料上接触； （4）硫化氢被循环液吸收； （5）在硫细菌的作用下反应： 2H2S + O2 + 硫细菌→2H2O +2S 2H2S +3O2 + 硫细菌→2H2SO3 • （6）含硫和亚硫酸（硫酸）的循环液从底 部回流到水箱内进行再曝气、再循环。 • （7）净化后的沼气从塔顶部排出。 • （8）硫沉淀或溢流排出。 • • • • •
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三、沼气中硫化氢的脱除
• 1、干法脱硫
• 2、湿法脱硫
• 3、生物脱硫
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1、干法脱硫
• 干法脱硫又称化学脱硫，是将化学脱硫剂（主要成分为Fe2O3）填充 在脱硫塔内。沼气和脱硫剂相接触后发生化学反应除去其中的H2S。 反应式如下所示：
• 优点：工艺过程简、方便操作、能耗低、腐蚀性小； • 缺点：去除效率不稳定、处理量小、需要定期更换脱硫剂、费用高。
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3、生物脱硫
• 生物脱硫是一种在常温常压下利 用需氧、厌氧菌除去沼气中硫化 氢的一种新技术。其原理类似于 泵站除臭，它依靠硫杆菌和丝硫 菌属在新陈代谢过程中吸收硫化 氢并将其转化为硫单质。去除效 率达90%以上，出气硫化氢含量 低于200ppm。 • 优点 • 去除效率高、处理量大、运行费 用低、操作简单
• 2、在发酵过程中，物料中的蛋白质被发酵性细菌分解为氨基酸，氨 基酸可被细菌利用合成细胞物质，而多余的氨基酸可进一步被分解生 成脂肪酸、氨和硫化氢等。蛋白质含量的多少，直接影响沼气中氨和 硫化氢的含量。在此阶段生成的有机酸可继续转化成甲烷、二氧化碳 和水。
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一、沼气中硫化氢的产生
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三、影响生物脱硫的要素
• pH：嗜酸菌pH=2左右； • 温度：中温30℃，温差不允许超过2℃；
• 溶氧：沼气中剩氧为1%左右，不允许超过3%；
• 填料：选择比表面积大、压Hale Waihona Puke Baidu损失小的鲍尔环；
• 喷头：选择雾化效果好、阻力小的螺旋喷嘴；
• 负荷：硫化氢浓度小于2500ppm、流量小于500m3/h； • 营养液：补充微量元素、提供碳源；