專利名稱：一種生物脫硫處理反應器及生物脫硫處理系統(tǒng)和處理方法
技術領域：
本發(fā)明屬于環(huán)境工程領域，涉及一種用于含硫化物液體的生物脫硫處理的設備及工藝，特別涉及一種用于含硫化物廢水或化工廠尾氣及天然氣脫硫化氫吸收液的生物脫硫處理反應器及生物脫硫處理系統(tǒng)和處理方法。
背景技術：
硫化氫是一種惡臭、劇毒和高腐蝕性的酸性氣體，少量吸入短時間內就可致人死亡，對金屬和水泥等材料都有很強的腐蝕性。天然氣和沼氣是綠色清潔能源，常含有一定量的硫化氫，管道運輸前要經(jīng)過脫硫處理。我國含硫天然氣儲量豐富，硫化氫含量大于的天然氣儲量占全國天然氣儲量的四分之一，主要分布在四川盆地、鄂爾多斯盆地和渤海灣盆地。四川盆地“十五”期間探明天然氣中有990億立方米為高含硫化氫，特別是近幾年在川東北三疊系飛仙關組高含硫化氫天然氣田的大規(guī)模發(fā)現(xiàn)。隨著我國能源消費量不斷增長，含硫天然氣開發(fā)與利用迫在眉捷。厭氧產(chǎn)沼氣工藝是處理工業(yè)和生活有機廢水的主要方法，由于硫酸鹽還原菌對還原氫的親和力遠高于甲烷菌，沼氣中必含有一定比例的硫化氫，硫化氫的含量與廢水中硫酸鹽含量有關。碳酸鹽堿液吸收是天然氣和沼氣中酸性硫化氫的最簡便有效的方法，但是卻產(chǎn)生了含硫化物的廢水，如何處理含硫化物是堿液脫硫要解決的首要問題。生物脫硫是處理含硫化物廢水的最經(jīng)濟和環(huán)保的技術，具有反應條件溫和、低能耗、無二次污染等特點其基本原理是，在硫氧化菌作用下，硫化物被部分氧化為單質硫，硫顆粒以沉淀方式除去，堿得到再生，可重新用于硫化氫吸收。該過程的反應式如下20r+H2S — S2>2H20
S2'+02+2H+>sI +20H-生成的單質硫是重要的化工原料，可用于制造工業(yè)硫酸、橡膠制品、殺蟲劑、磺胺類藥品、炸藥等。2008年，我國硫磺消費總量達1080萬噸，其中進口 914萬噸，對外依存度超過90%。建立產(chǎn)單質硫的生物脫硫工藝關鍵在于兩點一、硫化物的部分氧化必須在限制氧氣(氧化還原電勢-100 _300mV)的條件下進行，否則硫化物將被完全氧化為硫酸鹽； 二、單質硫要及時分離，避免反應器內部沉淀引起堵塞，保證反應器長時間穩(wěn)定運行。目前， 生物脫硫設備與工藝不能同時滿足以上兩個要求。傳統(tǒng)氣升式反應器為好氧工藝所設計， 為得到更高的溶氧和氧傳質速率，往往采用高通氣量，反應器結構多采用單導氣筒或多層氣布器，這種結構在低通氣量和限氧條件下，循環(huán)效率低。另外，更為重要的是，由于無有效的固氣液三相分離器，固體停留時間短，固定化載體流失嚴重。另外，生物濾床是生物脫硫的主要設備，固定填料導致生成的單質硫停留在反應器內，不但增大了單質硫分離純化難度，而且存在單質硫堵塞問題，設備無法長期運行，處理能力有限，不能滿足大規(guī)模天然氣或沼氣的生物脫硫的需要。

發(fā)明內容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于含硫化物液體的生物脫硫處理的設備和工藝，具體地說是提供一種用于含硫化物廢水或化工廠尾氣及天然氣脫硫化氫吸收液的生物脫硫處理反應器及生物脫硫處理系統(tǒng)和處理方法。利用本發(fā)明的設備和處理方法，不僅能夠滿足生物脫硫要求，還能夠解決硫化物部分氧化產(chǎn)單質硫的問題，并且能應用于工業(yè)化大規(guī)模連續(xù)處理。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的一種用于含硫化物液體的生物脫硫處理反應器， 其特征在于，采用上流式內循環(huán)結構，包括位于下部的反應區(qū)、位于上部的三相分離器、以及進水管(31)和出水管02)。所述反應區(qū)呈內外套筒結構，由位于中心的下導流筒(32)、套裝在所述下導流筒 (32)外側的導氣筒(3 和位于最外側的外筒(37)組成，將反應區(qū)分隔為三個區(qū)域所述下導流筒(3 和所述導氣筒(3 之間的氣升區(qū)(34)、所述導氣筒(3 和所述外筒(37) 之間的缺氧區(qū)(35)，以及所述下導流筒(32)內部的下降區(qū)(36)。其中，所述下導流筒(32) 與所述導氣筒(33)的直徑比優(yōu)選為3 4 4 5。另外，所述導氣筒(3 底部開口且通過支架支撐在所述外筒內，其內側還設有氣體分布器(40)，該氣體分布器00)固定在所述外筒(37)的筒底上，位于所述氣升區(qū)的正下方，其出氣口呈環(huán)形排列。另外所述下導流筒由直筒狀的筒體和下倒截錐體(38)兩部分組成，所述下錐截錐體(38)底部設有開口(39)，且該底部開口緊貼反應器底，該底部開口(39)的直徑與所述氣體分布器GO)直徑之比優(yōu)選為1 2 2 3之間，以避免氣體進入下導流筒造的成內循環(huán)中斷。所述三相分離器由外截錐體09)、內倒截錐體(30)、外沉降筒06)、內沉降筒 (23)以及溢流槽組成，其中，所述內倒截錐體(30)的下端與所述反應區(qū)的所述下導流筒(3 的上端連接，所述內截錐體(30)的上端與所述外沉降筒06)的底部相連，所述外截錐體09)的上端與所述外沉降筒06)外側連接，并且，在所述外截椎體09)的上端靠近所述外沉降筒06)的一側設有排氣口(觀)，所述外截錐體09)的下端與所述外筒(37) 之間留有間隙，所述溢流槽位于所述內沉降筒內部，所述進水管(31)穿過所述外筒(37)以及外截錐體09)伸入所述缺氧區(qū)(35)，所述出水管0 穿過所述外筒(37) 與溢流槽以及內沉降筒連接。并且，上述所述三相分離器的構成將其分成三個沉降區(qū)所述外沉降筒06)和所述外筒(37)之間的一級沉降區(qū)(25)、所述內沉降筒和所述內倒截錐體(30)及外沉降筒06)之間的二級沉降區(qū)(27)、以及內沉降筒03)內部的三級沉降區(qū)04)。含硫化物液體經(jīng)所述進水管(31)進入所述反應區(qū)的缺氧區(qū)(35)，與來自于所述氣升區(qū)(34)的含氧水混合，在固定化微生物的作用下，硫化物被部分氧化為單質硫，經(jīng)所述三相分離器，固定化載體與水相和氣相分離，其中，經(jīng)過所述一級沉降區(qū)0 ，大部分載體沉降返回缺氧區(qū)，氣體被分離排出；經(jīng)過所述二級沉降區(qū)(27)，其余絕大部分載體沉降并經(jīng)下導流筒(3 返回所述反應區(qū)；經(jīng)過三級沉降區(qū)(M)，單質硫顆粒與剩余極少載體分離，經(jīng)溢流槽隨出水排出，經(jīng)沉淀得到高純度的單質硫。
另外，本發(fā)明的一種用于含硫化物液體的生物脫硫處理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括控制器(1)、空壓機O)、上流式內循環(huán)生物脫硫反應器(3)、氧化還原電勢電極0)、 PH電極(5)、混料器(6)、補料泵(7)、營養(yǎng)液儲料罐(8)、pH調節(jié)泵(9)、pH調節(jié)用儲料罐 (10)、沉淀池(11)以及進水流量控制器(1 。其中，所述上流式內循環(huán)生物脫硫反應器具有上述的包括位于下部的反應區(qū)和位于上部的三相分離器的結構。所述控制器(1)控制所述反應器(3)內的氧化還原電勢和進水pH值，所述氧化還原電勢電極(4)測得所述反應器(3)內氧化還原電勢，反饋控制所述空壓機(2)和所述進水流量控制器(12)。當氧化還原電勢低于預設值時，先減少進水流量，后增大所述空壓機 (2)的進氣量，進水的pH值通過所述pH電極(5)測得，反饋控制所述pH調節(jié)泵(9)，調節(jié)進水PH值至7.0 8.0，當進水中氮含量低時，則定時通過所述補料泵(7)向進水中補充包括硝酸鹽或銨鹽的氮源，出水經(jīng)所述沉淀池(11)多次沉淀后，單質硫逐步結絮沉淀，經(jīng)脫水分離得到產(chǎn)物生物硫磺。另外，本發(fā)明的一種含硫化物液體的生物脫硫處理方法，其特征在于，是上述具有包括位于下部的反應區(qū)和位于上部的三相分離器結構的反應器的所述生物脫硫處理系統(tǒng)的處理方法，具體包括如下步驟1)以活性碳或生物陶粒等固定化方法吸附固定硫桿菌，在30°C環(huán)境下進行5 10 天的預培養(yǎng)，使硫桿菌長滿固定化載體；2)將經(jīng)預培養(yǎng)的固定化硫桿菌裝入生物脫硫反應器，通過通氣量控制將反應器內氧化還原電勢控制在_150mV -100mV，溫度25°C 30°C，當氧化還原電勢超過預設值時， 先減少進水量，后逐步增大通氣量；3)包括含硫化物廢水或化工廠尾氣及天然氣脫硫化氫吸收液的含硫化物液體經(jīng)預調節(jié)pH至7. 5 8. 0，進入反應器，根據(jù)進水硫化物含量不同調整反應器的水力停留時間，使反應器負荷維持在18kgS/(m3 · d)；4)出水經(jīng)多次沉淀后，單質硫逐步結絮沉淀，經(jīng)脫水分離得到產(chǎn)物生物硫磺。綜上所述，本發(fā)明一種用于含硫化物廢水及天然氣脫硫化氫吸收液的生物脫硫處理反應器包括上部三相分離器和下部反應區(qū)兩部分。反應區(qū)由氣升區(qū)和缺氧區(qū)組成，硫化物在缺氧區(qū)被固定化硫氧化菌部分氧化為單質硫。通過在導氣筒內中增加下導流筒，縮小了氣升區(qū)的橫截面積，使其在低通氣量下仍保持良好的流動性。單質硫處于流化狀態(tài)，容易隨出水流出。下導流筒與三相分離器連接，使氣升區(qū)、一級沉降區(qū)、二級沉降區(qū)和下導流筒形成閉合循環(huán)回路，從而在下導流筒中形成下降的自吸力，提高了二級沉降區(qū)的沉降效率， 極大地延長了固體停留時間。本發(fā)明的用于含硫化物廢水或化工廠尾氣及天然氣脫硫化氫吸收液的生物脫硫處理反應器的工作原理含硫化物廢水由進水管(31)進入缺氧反應區(qū)，與來自于氣升區(qū)的攜帶氧氣的水流混合，在硫氧化細菌的作用下，硫化物部分氧化為單質硫。生成的單質硫進入氣升區(qū)和缺氧區(qū)之間的循環(huán)，隨出水被帶入三相分離器中，在一級沉淀區(qū)與部分固定化載體分離，進入二級沉淀區(qū)。在二級沉淀區(qū)內，由于下導流管形成的向下的吸力，密度較大的固定化載體被吸入下導流管，而密度較小的單質硫顆粒隨出水上升進入三級沉淀區(qū)。三級沉淀區(qū)內，單質硫顆粒與余不的固定化載體之間再次分離，達到完全分離。硫顆粒的隨出水進入溢流槽(21)，流出反應器，經(jīng)沉淀得到高純度的硫。
本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明的一種用于含硫化物廢水或化工廠尾氣及天然氣脫硫化氫吸收液的生物脫硫處理反應器及生物脫硫處理系統(tǒng)和處理方法具備以下特性(1)低通氣量下具有良好的流化狀態(tài)，不但為硫化物轉化單質硫提供了最佳的反應條件，而且避免單質硫在反應器內的聚積引起堵塞；( 高效三相分離器即使在高流化態(tài)和短水力停留時間下，仍能有效阻止固定化載體流失，延長固體停留時間，而密度較小的單質硫可順利排出，經(jīng)簡單沉淀便可得到高純度的單質硫；(3)由于實現(xiàn)了單質硫在線分離，所以該設備可連續(xù)運行，操作維護成本低，可用于大規(guī)模天然氣和沼氣等氣體的生物脫硫。


圖1是本發(fā)明的上流式內循環(huán)生物脫硫反應器的結構示意圖。圖2是利用本發(fā)明的上流式內循環(huán)生物脫硫反應器的生物脫硫處理系統(tǒng)構成示意圖。圖3是利用本發(fā)明的生物脫硫工藝所進行的模擬含硫化物廢水生物脫硫的結果曲線圖。附圖標記1控制器2空壓機3上流式內循環(huán)生物脫硫反應器4氧化還原電勢電極5pH 電極6混料器7補料泵8營養(yǎng)液儲料罐9pH調節(jié)泵IOpH調節(jié)用儲料罐11沉淀池12進水流量控制器21溢流槽22出水管23內沉降筒24三級沉降區(qū)25 一級沉降區(qū)26外沉降筒27 二級沉降區(qū)沘排氣口29外截錐體30內倒截錐體31進水管
32下導流筒33導氣筒34氣升區(qū)35缺氧區(qū)36下降區(qū)37夕卜筒38下倒截錐體39下倒截錐體底部開口40氣體分布器
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明的生物脫硫反應器及生物脫硫處理系統(tǒng)和處理方法進行詳細的說明。圖1為本發(fā)明的上流式內循環(huán)生物脫硫反應器的結構示意圖。，如圖1所示，本發(fā)明的生物脫硫反應器3由位于下部的反應區(qū)、位于上部的三相分離器、進水管31以及出水管22構成。反應區(qū)由位于中心的下導流筒32、套裝在所述下導流筒32外側的導氣筒33和位于最外側的外筒37構成，三層同心套筒將反應區(qū)分割成三個區(qū)域所述下導流筒32和所述導氣筒33之間的氣升區(qū)34、所述導氣筒33和所述外筒37之間的缺氧區(qū)35，以及所述下導流筒32內部的下降區(qū)36。另外，導氣筒33底部開口并通過支架支撐在外筒37的筒底上， 在導氣筒33的內側還設有氣體分布器40，該氣體分布器40固定在外筒37的筒底上，位于氣升區(qū)34的正下方，其出氣口呈環(huán)形排列。其中，下導流筒32與導氣筒33的直徑比優(yōu)選為3 4 4 5，以獲得最佳上提力。另外，下導流筒32由直筒狀的筒體和下倒截錐體38兩部分組成，所述下錐截錐體 38的底部設有開口 39，且該底部開口 39緊貼反應器底，該底部開口 39的直徑與氣體分布器40直徑之比優(yōu)選為1 2 2 3之間，以避免氣體進入下導流筒32而造成內循環(huán)中斷。在反應區(qū)中，壓縮空氣在氣升區(qū)34上升，在氣升區(qū)34和缺氧區(qū)35之間形成內循環(huán)，氣體從排氣口觀排出。由于導氣筒33內的下導流筒32減少了氣升區(qū)34的橫截面積， 在較小的通氣量下，也可獲得較高的表觀氣速。三相分離器由溢流槽21、內沉降筒23、外沉降筒沈、外截錐體29、內截錐體30組成，其中，內截錐體30的下端與所述反應區(qū)的所述下導流筒22的上端連接，內截錐體30的上端與外沉降筒26底部相連，外截錐體四的上端與外沉降筒沈外側連接，并且，在外截錐體四的上端靠近外沉降筒沈的一側設有排氣口 28，外截錐體四的下端與所述外筒37之間留有間隙，溢流槽21位于所述內沉降筒23內部，進水管31穿過外筒37以及外截錐體四伸入缺氧區(qū)35，出水管22穿過外筒37與溢流槽21以及內沉降筒23連接。含硫化物廢水經(jīng)進水管31進入缺氧區(qū)35，與來自于氣升區(qū)34的含氧水流混合，在固定化硫氧化菌的作用下發(fā)生部分氧化生成單質硫。單質硫隨內循環(huán)到達三相分離器，經(jīng)排氣口觀進入一級沉降區(qū)25，與部分固定化載體分離后，隨出水流入二級沉降區(qū)27，與大部分固定化載體分離，上升進入三級沉降區(qū)M，與余下少量固定化載體分離后，進入溢流槽 21隨出水排出反應器。反應器3的三相分離器結構中，內倒截錐體30與下導流筒32相連，主要起改變氣體運動方向和收集二級沉降區(qū)27沉淀的作用。外截錐體四的頂部與內倒截錐體30及外沉降筒沈相連，且在頂部靠近外沉降筒沈的一側設有排氣口觀。多級沉降區(qū)使反應器在具有良好流化態(tài)的同時具有長固體停留時間。氣升區(qū)34上提力通過下導流筒32的下倒錐體38底部開口 39對下導流筒32內形成吸力，在下導流筒32內形成下降流，使下導流筒32 上部連接的二級沉降區(qū)27出現(xiàn)下降吸力，強化二級沉降區(qū)。在氣升區(qū)34、一級沉降區(qū)25、 二級沉降區(qū)27、下降區(qū)36之間形成第二個循環(huán)，有效延長了固體停留時間。下倒截錐體38 可以有效阻止氣體進入下導流筒32。下導流筒32的上端與三相分離器的內倒截錐體30相連，使氣升區(qū)34、一級沉降區(qū)25、二級沉降區(qū)27和下導流筒32形成閉合循環(huán)回路，從而在下導流筒32中形成下降的自吸力，提高了二級沉降區(qū)的沉降效率。圖2是利用本發(fā)明的上流式內循環(huán)生物脫硫反應器的用于含硫化物廢水的生物脫硫處理系統(tǒng)構成示意圖。如圖2所示，本發(fā)明的生物脫硫處理系統(tǒng)包括控制器1、空壓機2、上流式內循環(huán)生物脫硫反應器3、氧化還原電勢電極4、pH電極5、混料器6、補料泵7、 營養(yǎng)液儲料罐8、pH調節(jié)泵9、pH調節(jié)用儲料罐10、沉淀池11以及進水流量控制器12。控制器1主要控制反應器3內的氧化還原電勢和進水pH值，氧化還原電勢電極4 測得反應器內氧化還原電勢，反饋控制空壓機2和進水流量控制器12。當氧化還原電勢低于預設值時，先減少進水流量，后增大空壓機2的進氣量。pH值通過pH值電極5測得，反饋控制PH調節(jié)泵9從pH調節(jié)用儲料罐10抽取調節(jié)液，來調節(jié)進水pH值至7. 0 8. 0。若進水中氮含量低，需定時通過補料泵7從營養(yǎng)液儲料罐8中向進水中補充硝酸鹽或銨鹽等氮源。出水經(jīng)沉淀池11多次沉淀后，單質硫逐步結絮沉淀，經(jīng)脫水分離得到產(chǎn)物生物硫磺。另外，本發(fā)明的利用本發(fā)明的上流式內循環(huán)生物脫硫反應器的用于含硫化物廢水的生物脫硫處理方法，具體包括如下步驟1)以活性碳或生物陶粒等固定化方法吸附固定硫桿菌，在30°C環(huán)境下進行5 10 天的預培養(yǎng)，使硫桿菌長滿固定化載體。2)將經(jīng)預培養(yǎng)的固定化硫桿菌裝入生物脫硫反應器，通過通氣量控制將反應器內氧化還原電勢控制在-IOOmV _200mV，溫度25°C 30°C，當氧化還原電勢超過預設值時， 先減少進水量，后逐步增大通氣量。3)包括含硫化物廢水或化工廠尾氣及天然氣脫硫化氫吸收液的含硫化物液體經(jīng)預調節(jié)pH至7. 5 8. 0，進入反應器，根據(jù)進水硫化物含量不同調整反應器的水力停留時間，使反應器負荷維持在18kgS/(m3 · d)。4)出水經(jīng)多次沉淀后，單質硫逐步結絮沉淀，經(jīng)脫水分離得到產(chǎn)物生物硫磺。實施例1 模擬含硫化物廢水1)固定化硫桿菌，以 Νει2&035 10g/L、KN035 10g/L、NaHC032g/L、KH2PO4O. lg/ L培養(yǎng)基30°C靜止培養(yǎng)14天，將菌液與固定化載體混合，繼續(xù)以上述方法培養(yǎng)10 14天， 每3 4天更換一次培養(yǎng)基；2)反應器啟動，將活化的固定化硫桿菌置于反應器中，將反應器起始負荷控制在 1 3kgS/ (m3 · d)，每 3 天負荷調高 2kgS/ (m3 · d)。
3)進水水溫30 35 °C，氧化還原電位值(氧化還原電勢)控制在_150 _100mV， 當氧化還原電勢值低于設定值時，增大通氣量并減少進水；當氧化還原電勢值高于設定值時，增加進水量并減少通氣量。下面是實施例1的參數(shù)及結果模擬廢水(mg/L)=Na2S 100 500、NaHC0320、K2HPO4IO, ΚΝ0320, ρΗ7· O反應器負荷0.96 4. 8kgS/ (m3 · d)氧化還原電位-200 _150mV單質硫生成率84 92%硫化物脫除率> 98 %圖3是利用本發(fā)明的生物脫硫工藝所進行的模擬含硫化物廢水生物脫硫的結果曲線圖。由圖3可以看出，經(jīng)過本發(fā)明處理，98%以上的硫化物被脫除，并且大部分以單質硫的形式被回收，單質硫是一種重要的化工基礎原料，實現(xiàn)硫化物無害化和資源化處理。實施例2 氣體脫除硫化氫的吸收液模擬含硫化氫氣體(ν/ν) 4% H2S,96% N21)以pHIO 11、0. IM NaHC03/Na2C03為吸收液，經(jīng)填料式氣液交換塔吸收后形成硫化物的濃度為100mmolS/L吸收液，pH7. 5 8. 0，硫化物含量60 lOOmmol，該吸收液泵送至混料器，進入反應器。2)根據(jù)進水硫化物的濃度，調節(jié)反應器的水力停留時間，保持生物脫硫裝置負荷在12kgS/(m3 · d)左右，經(jīng)過處理吸收液的硫化物脫除率> 98%，單質硫生成率> 80%，處理后的吸收液PH值上升至10，可再次用于含硫化氫氣體吸收凈化。本發(fā)明所公布的含硫化物廢水處理工藝，不僅可以用于造紙廠、制革廠等工業(yè)含硫化物廢水處理，也可以用于天然氣或化工尾氣等含硫化氫氣體堿法吸收液的再生處理， 脫硫過程中生成生物硫磺是一種重要的化工基本原料，實現(xiàn)硫化物無害化和資源化處理。 經(jīng)本脫硫工藝的處理含硫化物廢水硫化物含量降至0. OlmM以下，達到國家污水排放標準， 含硫化氫氣體堿法吸收液被脫除硫化物的同時實現(xiàn)堿再生，可再次用于氣體吸收。最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制。盡管參照實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種用于含硫化物液體的生物脫硫處理反應器，其特征在于，采用上流式內循環(huán)結構，包括位于下部的反應區(qū)、位于上部的三相分離器、以及進水管(31)和出水管02)，所述反應區(qū)呈內外套筒結構，由位于中心的下導流筒(32)、套裝在所述下導流筒(32) 外側的導氣筒(3 和位于最外側的外筒(37)組成，將反應區(qū)分隔為三個區(qū)域所述下導流筒(32)和所述導氣筒(33)之間的氣升區(qū)(34)、所述導氣筒(33)和所述外筒(37)之間的缺氧區(qū)(35)，以及所述下導流筒(32)內部的下降區(qū)(36)，其中，所述導氣筒(3 底部開口且通過支架支撐在所述外筒內，其內側還設有氣體分布器(40)，該氣體分布器00)固定在所述外筒(37)的筒底上，位于所述氣升區(qū)的正下方， 其出氣口呈環(huán)形排列；所述三相分離器由外截錐體( )、內倒截錐體(30)、外沉降筒( )、內沉降筒03)以及溢流槽組成，其中，所述內倒截錐體(30)的下端與所述反應區(qū)的所述下導流筒(32) 的上端連接，所述內截錐體(30)的上端與所述外沉降筒06)的底部相連，所述外截錐體 (29)的上端與所述外沉降筒06)外側連接，并且，在所述外截椎體09)的上端靠近所述外沉降筒06)的一側設有排氣口(觀)，所述外截錐體09)的下端與所述外筒(37)之間留有間隙，所述溢流槽位于所述內沉降筒內部，所述進水管(31)穿過所述外筒 (37)以及外截錐體09)伸入所述缺氧區(qū)(35)，所述出水管0 穿過所述外筒(37)與溢流槽以及內沉降筒連接，上述構成將所述三相分離器分成三個沉降區(qū)所述外沉降筒06)和所述外筒(37)之間的一級沉降區(qū)(25)、所述內沉降筒03)和所述內倒截錐體(30)及外沉降筒06)之間的二級沉降區(qū)07)、以及內沉降筒03)內部的三級沉降區(qū)04)；含硫化物液體經(jīng)所述進水管(31)進入所述反應區(qū)的缺氧區(qū)(35)，與來自于所述氣升區(qū)(34)的含氧水混合，在固定化微生物的作用下，硫化物被部分氧化為單質硫，經(jīng)所述三相分離器，固定化載體與水相和氣相分離，其中，經(jīng)過所述一級沉降區(qū)(25)，大部分載體沉降返回缺氧區(qū)，氣體被分離排出；經(jīng)過所述二級沉降區(qū)(27)，其余絕大部分載體沉降并經(jīng)下導流筒(32)返回所述反應區(qū)；經(jīng)過三級沉降區(qū)(M)，單質硫顆粒與剩余極少載體分離， 經(jīng)溢流槽隨出水排出，經(jīng)沉淀得到高純度的單質硫。
2.如權利要求1所述的用于含硫化物液體的生物脫硫處理反應器，其特征在于，所述下導流筒與所述導氣筒的直徑比優(yōu)選為3 4 4 5。
3.如權利要求1或2所述的用于含硫化物液體的生物脫硫處理反應器，其特征在于，所述下導流筒由直筒體和下倒截錐體(38)兩部分組成，所述下錐截錐體(38)底部設有開口 (39)，該底部開口(39)的直徑與所述氣體分布器GO)直徑之比優(yōu)選為1 2 2 3之間，以避免氣體進入下導流筒造的成內循環(huán)中斷。
4.一種利用權利要求1 3中任意一項所述的反應器的生物脫硫處理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括控制器(1)、空壓機(2)、權利要求1 3中任意一項所述的上流式內循環(huán)生物脫硫反應器(3)、氧化還原電勢電極(4)、pH電極(5)、混料器(6)、補料泵(7)、營養(yǎng)液儲料罐(8)、pH調節(jié)泵(9)、pH調節(jié)用儲料罐(10)、沉淀池(11)以及進水流量控制器(12)，所述控制器(1)控制所述反應器(3)內的氧化還原電勢和進水pH值，所述氧化還原電勢電極(4)測得所述反應器(3)內氧化還原電勢，反饋控制所述空壓機(2)和所述進水流量控制器(12)，當氧化還原電勢低于預設值時，先減少進水流量，后增大所述空壓機O)的進氣量，進水的PH值通過所述pH值電極(5)測得，反饋控制所述pH調節(jié)泵(9)從pH調節(jié)用儲料罐(10)抽取調節(jié)液，來調節(jié)進水pH值至7. 0 8. 0，當進水中氮含量低時，則定時通過所述補料泵(7)從營養(yǎng)液儲料罐(8)向進水中補充包括硝酸鹽或銨鹽的氮源，出水經(jīng)所述沉淀池(11)多次沉淀后，單質硫逐步結絮沉淀，經(jīng)脫水分離得到產(chǎn)物生物硫磺。
5. 一種含硫化物液體的生物脫硫處理方法，其特征在于，是權利要求4所述的利用權利要求1 3中任意一項所述反應器的生物脫硫處理系統(tǒng)的處理方法，具體包括如下步驟1)以活性碳或生物陶粒等固定化方法吸附固定硫桿菌，在30°C環(huán)境下進行5 10天的預培養(yǎng)，使硫桿菌長滿固定化載體；2)將經(jīng)預培養(yǎng)的固定化硫桿菌裝入生物脫硫反應器，通過通氣量控制將反應器內氧化還原電勢控制在_150mV -100mV，溫度25°C 30°C，當氧化還原電勢超過預設值時，先減少進水量，后逐步增大通氣量；3)包括含硫化物廢水或化工廠尾氣及天然氣脫硫化氫吸收液的含硫化物液體經(jīng)預調節(jié)pH至7. 5 8. 0，進入反應器，根據(jù)進水硫化物含量不同調整反應器的水力停留時間，使反應器負荷維持在18kgS/(m3 · d)；4)出水經(jīng)多次沉淀后，單質硫逐步結絮沉淀，經(jīng)脫水分離得到產(chǎn)物生物硫磺。
全文摘要
本發(fā)明提供一種生物脫硫處理反應器及生物脫硫處理系統(tǒng)和處理方法。其中，反應器包括三相分離器和反應區(qū)，反應區(qū)由外筒、導氣筒和下導流筒構成，將其分隔為氣升區(qū)、缺氧區(qū)和下降區(qū)；三相分離器由外截錐體、內倒截錐體、外沉降筒、內沉降筒及溢流槽組成，將其分割為三個沉降區(qū)，含硫化物廢水與來自氣升區(qū)的含氧水在缺氧區(qū)混合，在固定化微生物的作用下，硫化物被部分氧化為單質硫，再經(jīng)過位于上方的三相分離器，使固定化載體與水相和氣相分離，硫顆粒隨出水流出。利用本發(fā)明的結構和處理方法，在保持良好流化狀態(tài)下仍能有效阻止固定化載體流失，具有單質硫生成率高、處理能力強、耐水力負荷和基質負荷沖擊以及結構簡單、放大容易等特點。
文檔編號C02F9/14GK102476893SQ201010574170
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權日2010年11月30日
發(fā)明者宋子煜, 李強, 李望良, 邢建民 申請人:中國科學院過程工程研究所