沼气处理设备
阅读：130发布：2023-03-14
专利汇可以提供沼气处理设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种沼气处理设备，包括有一用于增加沼气湿度的增湿塔、一沼气流量控制装置、一利用 微 生物 的硫 氧 化反应来进行沼气 脱硫 的生物脱硫装置、一硫磺沉淀装置以及一空气 泵 。该生物脱硫装置的脱硫装置本体的下端安装有一沼气进气管、上端安装有一沼气出气管且与该空气泵连接。利用该空气泵抽气，使得该生物脱硫装置的脱硫装置本体内形成 负压 状态，经增湿及流量控制的沼气会被吸入该生物脱硫装置内进行脱硫处理。该硫磺沉淀装置连接在该生物脱硫装置下端，以收集经脱硫处理后所形成的硫磺。本实用新型的沼气处理设备能有效避免设备被 硫化氢 腐蚀 ，并维持设备的脱硫效率。，下面是沼气处理设备专利的具体信息内容。
1.一种沼气处理设备，包括一个用以增加沼气湿度的增湿塔、一个用以控制沼气流量的沼气流量控制装置、一个进行生物脱硫处理的生物脱硫装置以及一个抽气产生负压使沼气通过该增湿塔及该沼气流量控制装置并进入该生物脱硫装置的空气泵，该生物脱硫装置包括一个具有一根安装于上端的沼气出气管以及一根安装于下端的沼气进气管的脱硫装置本体，该沼气处理设备利用该空气泵产生负压使经过该增湿塔与该沼气流量控制装置处理后的沼气，通过该沼气进气管进入该脱硫装置本体进行生物脱硫处理，其特征在于，该生物脱硫装置还包括一套安装于该脱硫装置本体顶部的进流管路、一套安装于该脱硫装置本体底部的出流管以及一套两端分别与该进流管路以及该出流管相连通的循环管；
该沼气处理设备还包括一个硫磺沉淀装置，该硫磺沉淀装置的一端与该出流管相连通且该硫磺沉淀装置的一个侧壁与该循环管相连通。
2.根据权利要求1所述的沼气处理设备，其特征在于，该进流管路具有一根穿设于该脱硫装置本体顶部的进流管、一根污泥管、一根冲流水管及两个分别安装于该污泥管及该冲流水管上的抽水泵，该污泥管的一端及该冲流水管的一端分别与该进流管相连通。
3.根据权利要求1所述的沼气处理设备，其特征在于，该硫磺沉淀装置包括一个沉淀装置本体、一根安装于该沉淀装置本体的一端且与该出流管相连通的进水管、一根安装于该沉淀装置本体的另一端的排水管及一根安装于该沉淀装置本体的侧壁且与该循环管相连通的接种管。
4.根据权利要求3所述的沼气处理设备，其特征在于，该出流管远离该脱硫装置本体的一端、该硫磺沉淀装置的进水管及接种管上分别安装有一个控制阀。
5.根据权利要求1所述的沼气处理设备，其特征在于，该循环管上延循环方向依序安装有一个控制阀及一个循环泵。
6.根据权利要求1所述的沼气处理设备，其特征在于，该脱硫装置本体还具有一片安装于该沼气进气管上方的多孔隔板及一个安装于该多孔隔板与该沼气出气管间的填料层。
7.根据权利要求6所述的沼气处理设备，其特征在于，该填料层内含有发泡炼石及拉西环。
8.根据权利要求6所述的沼气处理设备，其特征在于，该脱硫装置本体还具有一个安装于顶部内且与该进流管连接的喷洒器。
9.根据权利要求1所述的沼气处理设备，其特征在于，该流量控制装置的两端分别连通该增湿塔及该生物脱硫装置。
10.根据权利要求1所述的沼气处理设备，其特征在于，还包括一个与该空气泵连接的二氧化碳吸附装置，以去除经该生物脱硫装置处理后的沼气中的二氧化碳。
沼气处理设备
技术领域
背景技术
[0002] 目前，畜牧业、生活污水或其他的废水处理厂所产生的沼气大部分直接排放至大气中而未进行有效的利用。由于沼气的组成成份包含60％至80％的甲烷、20％的二氧化碳以及少量硫化氢等其他气体，若未经处理就直接排放至环境中，将会导致空气污染、酸雨及温室效应等现象更为严重。因此，在利用或排放沼气前必须先将沼气进行处理，以脱除沼气中有害的气体成份(例如，硫化氢)。
[0003] 现今的沼气脱硫技术主要是以填充式洗涤塔来进行脱硫。该技术利用填充在洗涤塔中的滤材来增加沼气与水的接触面积，同时配合大量的洗涤水在循环塔内不断循环冲洗而达到脱硫的目的。然而，洗涤塔需要耗费大量能源以维持洗涤水的循环，且必须定期更换洗涤水，因而具有耗能、成本高、易产生二次污染等缺陷。
[0004] 鉴于洗涤塔的弊端，国内外的研究人员不断研究硫化氢的生物去除技术。由于生物脱硫具有技术简单、操作压力和温度低、成本低、没有二次污染等优点，因而成为沼气脱硫的一个新趋势。近年来已知的生物脱硫系统是在系统的前端架设空气泵或鼓风机，以便将沼气抽入系统中进行脱硫。但这种脱硫方式忽略了沼气中的硫化氢的腐蚀性，使得空气泵或鼓风机接触到未经处理的沼气而容易损坏，不但增加成本，同时也降低使用者的意愿。
[0005] 参阅图1，在发明人的先前研究(中国台湾发明专利案第96116957号)中揭示一种生物脱硫系统，被应用至沼气处理设备中，并包括有一增湿塔11、一生物脱硫槽装置12、一空气泵13，及一沼气流量控制装置14。该增湿塔11用以增加待处理沼气的湿度。该生物脱硫槽装置12的下端具有一沼气进流口121及一供排放废水或滴流水的排水管路122，上端具有一沼气出流口123及一用于抽送污泥或废水至该生物脱硫槽装置12内的抽送管路124，该生物脱硫槽装置12还具有一循环水管路125，且该循环水管路125的两端分别与该排水管路122及该抽送管路124相连通。该空气泵13连接该生物脱硫槽装置12的沼气出流口123，用以在该增湿塔11与该生物脱硫槽装置12内产生负压，借此将待处理的沼气吸入该生物脱硫系统内。该沼气流量控制装置14安装于该增湿塔11前，以控制进入该生物脱硫系统内的待处理沼气的流量。
[0006] 通过该空气泵13在该增湿塔11与该生物脱硫槽装置12内产生负压，待处理沼气从该沼气进流口121送入该生物脱硫槽装置12。该生物脱硫槽装置12内含有微生物滤床，通过进行硫氧化反应的微生物将待处理沼气中的硫化氢氧化成元素硫或硫酸0 2-
(H2S→S →SO4 )后去除。去除硫化氢的沼气会从该沼气出流口123排出。由于沼气中的硫化氢在接触到空气泵13前已经被去除，使得空气泵13不易被腐蚀，能延长沼气处理设备使用寿命。
(H2S→S →SO4 )后去除。去除硫化氢的沼气会从该沼气出流口123排出。由于沼气中的硫化氢在接触到空气泵13前已经被去除，使得空气泵13不易被腐蚀，能延长沼气处理设备使用寿命。
[0007] 然而，硫氧化反应所产生的硫磺会有阻塞滤材的疑虑，进而可能影响到沼气处理设备的脱硫效率，同时也会增加更换滤材的额外考量，因此，现有的沼气处理设备仍存在有进步的空间。实用新型内容
[0008] 因此，本实用新型的目的即在提供一种具有良好脱硫效率、低成本，且能避免设备腐蚀的沼气处理设备。
[0009] 于是，本实用新型的沼气处理设备，包括：一增湿塔、一沼气流量控制装置、一生物脱硫装置、一空气泵以及一硫磺沉淀装置。
[0010] 该增湿塔及该沼气流量控制装置分别用以增加沼气的湿度及控制沼气的流量。
[0011] 该生物脱硫装置包括一利用微生物的硫氧化反应来去除沼气中的硫化氢的脱硫装置本体、一安装于该脱硫装置本体顶部的进流管路、一安装于该脱硫装置本体底部的出流管及一循环管。该脱硫装置本体具有一安装于下端的沼气进气管及一安装于上端的沼气出气管，经该增湿塔及该沼气流量控制装置处理后的沼气通过该沼气进气管进入该脱硫装置本体内进行生物脱硫处理，该循环管的两端分别与该进流管路及该出流管相连通。
[0012] 该空气泵与该脱硫装置本体的沼气出气管相连通，利用抽气使得该脱硫装置本体内形成负压状态，而吸引沼气进入该生物脱硫装置。
[0013] 该硫磺沉淀装置的一端与该出流管相连通且一侧壁与该循环管相连通，供收集硫磺及置放菌种。
[0014] 本实用新型所述的沼气处理设备，该进流管路具有一根穿设于该脱硫装置本体顶部的进流管、一根污泥管、一根冲流水管及两个分别安装于该污泥管及该冲流水管的抽水泵，该污泥管的一端及该冲流水管的一端分别与该进流管相连通。
[0015] 本实用新型所述的沼气处理设备，该硫磺沉淀装置包括一个沉淀装置本体、一根安装于该沉淀装置本体的一端且与该出流管相连通的进水管、一根安装于该沉淀装置本体的另一端的排水管及一根安装于该沉淀装置本体的侧壁且与该循环管相连通的接种管。
[0016] 本实用新型所述的沼气处理设备，该出流管远离该脱硫装置本体的一端、该硫磺沉淀装置的进水管及接种管上分别安装有一个控制阀。
[0018] 本实用新型所述的沼气处理设备，该脱硫装置本体还具有一片安装于该沼气进气管上方的多孔隔板及一个安装于该多孔隔板与该沼气出气管间的填料层。
[0019] 本实用新型所述的沼气处理设备，该填料层内含有发泡炼石及拉西环。
[0020] 本实用新型所述的沼气处理设备，该脱硫装置本体还具有一个安装于顶部内且与该进流管连接的喷洒器。
[0021] 本实用新型所述的沼气处理设备，该流量控制装置的两端分别连通该增湿塔及该生物脱硫装置。
[0022] 本实用新型所述的沼气处理设备，还包括一个与该空气泵连接的二氧化碳吸附装置，以去除经该生物脱硫装置处理后的沼气中的二氧化碳。
[0023] 本实用新型的有益的效果在于：利用该空气泵所造成的负压来吸引沼气进入脱硫装置本体进行生物脱硫，并利用与该出流管相连通的硫磺沉淀装置来收集从该脱硫装置本体冲洗下来的硫磺，不只有效避免设备被腐蚀，延长沼气处理设备的使用寿命，并能清除蓄积的硫磺而维持设备的脱硫效率。所收集的硫磺也能收集作为农业肥料或化工原料，增加附加价值。附图说明
[0024] 图1是以往一般的沼气处理设备。
[0025] 图2是本实用新型沼气处理设备的第一较佳实施例。
[0026] 图3是本实用新型沼气处理设备的第二较佳实施例。
具体实施方式
[0027] 下面结合附图及实施例对本实用新型的较佳实施例进行详细说明。
[0028] 有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与有益的效果，在以下配合参考图式的两个较佳实施例的详细说明中，将能清楚的呈现。
[0029] 参阅图2，是本实用新型沼气处理设备的第一较佳实施例，本实用新型的第一较佳实施例包括：一增湿塔2、一沼气流量控制装置3、一生物脱硫装置4、一空气泵5、一硫磺沉淀装置6及一二氧化碳吸附装置7。
[0030] 该增湿塔2具有一增湿塔本体21、一沼气入口22及一沼气出口23，且该沼气入口22及该沼气出口23均位于该增湿塔本体21顶端。待处理的沼气从该沼气入口22进入该增湿塔本体21后，利用喷洒水雾或水封的方式增加沼气的湿度，经增湿的沼气从该沼气出口23排出。在本实施例中，该增湿塔2是以水封的方式来进行增湿处理。
[0031] 该沼气流量控制装置3的两端分别连通该增湿塔2及该生物脱硫装置4，用以控制经增湿处理的沼气进入该生物脱硫装置4的流量。
[0032] 特别要说明的是，通过本实用新型的沼气处理设备只包括一个生物脱硫装置4，该沼气流量控制装置3能安装在该增湿塔2前端，以控制沼气进入该增湿塔2的流量，或者安装在该增湿塔2与生物脱硫装置4间，以控制经增湿处理的沼气进入该生物脱硫装置4的流量。然而，通过本实用新型的沼气处理设备包括多个生物脱硫装置4，该沼气流量控制装置3安装在该增湿塔2与生物脱硫装置4间。
[0033] 该生物脱硫装置4包括一利用微生物的硫氧化反应来去除沼气中的硫化氢的脱硫装置本体41、一安装于该脱硫装置本体41顶部的进流管路42、一安装于该脱硫装置本体41底部的出流管43及一循环管44。
[0034] 该脱硫装置本体41具有一安装于下端的沼气进气管411、一安装于上端的沼气出气管412、四个介于该沼气进气管411及该沼气出气管412间且呈间隔排列的多孔隔板413、三个位于两多孔隔板413间的填料层414，以及一位于该脱硫装置本体41顶部内且与进流管路42连接的喷洒器415。该填料层414内含有供微生物附着生长的滤材，以便在接种微生物后能形成稳定的生物滤床。
[0035] 该脱硫装置本体41由耐腐蚀性的塑胶、铝合金、不锈钢或其它金属或非金属材料所制成，且能呈圆柱体、方柱体或其它直立柱体结构。该填料层414内所含有的供微生物附着生长的滤材为耐低pH值的材料，其能为球状、块状、片状或粉末状的植物性、矿物性或人造材料，例如：蛇木、发泡炼石、拉西环等。在本实施例中主要是使用发泡炼石及拉西环来作为供微生物附着生长的滤材。在本实用新型中所使用的微生物的来源能为经分离、培养的纯菌株，或者是源自土壤、污泥或废水中且经驯养的混合菌株。在本实施例中是以混合菌株来作为接种在滤材上的微生物。
[0036] 另外，特别要说明的是，在本实施例中所揭示的多孔隔板413及填料层414的数量并非为本实用新型的重点，如本领域技术人员所了解的，本实用新型的沼气处理设备通过加大该脱硫装置本体41的体积及安装多重的多孔隔板413与填料层414，而达到处理大量沼气的目的。因此，该多孔隔板413与填料层414的安装数量是依实际情况而能变化的，不应作为本实用新型的限制。
[0037] 该进流管路42具有一穿设于该脱硫装置本体41顶部且与该喷洒器415连接的进流管421、一污泥管422、一冲流水管423，及两个分别安装在该污泥管422及该冲流水管423上的抽水泵424、425。该污泥管422的一端与该进流管421相连通，另一端连接至污泥来源，通过欲针对该脱硫装置本体41内所含有的微生物进行补充养分的操作，能利用该抽水泵424将污泥抽送至该脱硫装置本体41内进行喷洒，以作为养分的补充。该冲流水管
423的一端与该进流管421相连通，另一端连接至外部水源，通过欲进行清洗硫磺的作业，能利用该抽水泵425将冲流水抽送至该脱硫装置本体41内，以冲洗蓄积的硫磺。在本实施例中，该污泥管422连接至污泥浓缩池8，而该冲流水管423连接至终沉池9。
423的一端与该进流管421相连通，另一端连接至外部水源，通过欲进行清洗硫磺的作业，能利用该抽水泵425将冲流水抽送至该脱硫装置本体41内，以冲洗蓄积的硫磺。在本实施例中，该污泥管422连接至污泥浓缩池8，而该冲流水管423连接至终沉池9。
[0038] 该出流管43远离该脱硫装置本体41的一端具有一控制阀431及一排水口432，能供选择性的排放污泥、该脱硫装置本体41内所产生的滴流水或冲洗后的废水等。
[0039] 该循环管44的两端分别与该出流管43及该进流管421相连通，且依图2中箭头所示循环方向依序安装有一控制阀441及一用于控制流体依循环方向流动的循环泵442。
[0040] 该空气泵5的一端与该脱硫装置本体41的沼气出气管412相连通，另一端连接至该二氧化碳吸附装置7。
[0041] 该硫磺沉淀装置6包括一沉淀装置本体61、一安装于该沉淀装置本体61的一端且与该生物脱硫装置4的出流管43相连通的进水管62、一安装于该沉淀装置本体61的相反端的排水管63、一安装于该沉淀装置本体61的侧壁且与该循环管44相连通的接种管64，及两个分别安装在该进水管62及该接种管64上的控制阀65、66。该沉淀装置本体61内具有一污泥档板611、一硫磺收集部612、一溢流堰板613，及一邻近该硫磺收集部612与该溢流堰板613的交接处且与该接种管64相接的开口614。该沉淀装置本体61被用来收集从该脱硫装置本体41排放出的冲流水中的硫磺，同时，也被用来作为放置待接种的菌液的容器。
[0042] 该二氧化碳吸附装置7包括一吸附槽71、一穿设于该吸附槽71顶端且与该空气泵5相连通的沼气进流管72，及一穿设于该吸附槽71顶端的沼气出流管73。该空气泵5将经脱硫的沼气抽送至该吸附槽71内。该吸附槽71内具有用于吸附二氧化碳的溶液，所以能去除经脱硫的沼气中的二氧化碳。
[0043] 在本实用新型的沼气处理设备架设完毕后，需先执行菌种的接种及驯养作业才能进行沼气处理，此时待接种的菌液会预先置放在该沉淀装置本体61的硫磺收集部612内，且菌液的液面不会高过该溢流堰板613。关闭该控制阀431、441及65，并打开该接种管64上的控制阀66，启动该循环泵442来抽送菌液。菌液会从该开口614进入该接种管64中并被抽送至该脱硫装置本体41顶部。此后，关闭该控制阀66并打开该循环管44的控制阀441，使菌液在该脱硫装置本体41内循环流动历时一段时间，以便在填料层414中形成稳定的生物膜。待生物膜稳定后即能供用于沼气的处理。若日后需要补充菌种，依相同作业程序来进行。
[0044] 在进行沼气处理时，该空气泵5进行抽气，使得该脱硫装置本体41内形成负压状态，从沼气来源(例如，养猪厂废水的厌弃处理槽)所产生的沼气会受到负压吸引，而从该增湿塔2的沼气入口22进入该增湿塔本体21内进行增湿处理，继而从该沼气出口23排出，通过该沼气流量控制装置3的流量控制后进入该生物脱硫装置4中。预设的沼气量从该沼气进气管411进入该脱硫装置本体41进行生物脱硫处理后，从该沼气出气管412排出并输送至该二氧化碳吸附装置7内，以去除沼气中的二氧化碳。经去除硫化氢及二氧化碳的沼气从该二氧化碳吸附装置7的沼气出流管73排出后，存于沼气存储设备中备用。
[0045] 在进行沼气处理历时一段时间后，会发现沼气处理设备的脱硫效率或通气量下降，表示可能有过多硫磺蓄积而影响脱硫效率，此时即能进行冲洗硫磺的作业。关闭该控制阀431、441及66，继而打开该控制阀65，利用该抽水泵425将该终沉池9的水通过该冲流水管423抽送至该脱硫装置本体41内进行喷洒清洗，含有大量硫磺的冲流水会进入该硫磺沉淀装置6中，经该污泥档板611降低流速后，硫磺会沉淀在该硫磺收集部612，其余废水溢过该溢流堰板613后，从该排水管63排出。
[0046] 参阅图3，本实用新型的沼气处理设备的第二较佳实施例，大致上是与该第一较佳实施例相同，不同的地方在于本实施例的沼气处理设备包括三个沼气流量控制装置3、三个生物脱硫装置4及三个硫磺沉淀装置6。
[0047] 待处理的沼气通过该增湿塔2后会分成三个管路，分别通过所述沼气流量控制装置3控制流量后进入所述生物脱硫装置4中以进行脱硫处理，而所述生物脱硫装置4分别连接有一个对应的硫磺沉淀装置6。在此要说明的是，本实施例是以三个生物脱硫装置4的并联来例示说明本实用新型的沼气处理设备的模块化应用，如本领域技术人员所了解的，所述生物脱硫装置4也能利用串联的方式来达到处理大量沼气的目的，因此，所述生物脱硫装置4的连接方式不应作为本实用新型的限制，而是涵盖在本实用新型中。
[0048] 发明人已有就此模块化安装的沼气处理设备进行实地试验，其条件如下：养猪场废水厌气处理槽所产生的沼气中含有硫化氢浓度为2,000mg/L至4,500mg/L。所使用的每一个脱硫装置本体41为圆柱体，高3.6米，直径50厘米至70厘米。在各脱硫装置本体41后端使用1HP至2HP空气泵抽送沼气，沼气先经过该增湿塔2调整至湿度为90％至100％后，再进入该脱硫装置本体41进行生物除硫反应。沼气的流量被控制在50LPM至100LPM，进流温度在20℃至40℃间，且脱硫装置本体41内的湿度维持在90％以上。在连续8个月的硫化氢去除监测试验(定时定点于脱硫装置本体41的沼气进气管411与出气管412的开口处，分别以检知管检测硫化氢的浓度)中，每个月喷淋废水处理厂的污泥一次且每周至少以冲流水清洗一次，所测得的沼气中硫化氢的平均去除率在80％至90％以上。
[0049] 从本实施例的实地试验结果看来，本实用新型的沼气处理设备在模块化的安装后，能有效且大量的处理沼气，极具有产业利用价值。
[0050] 综上所述，本实用新型的沼气处理设备确实能避免设备遭到硫化氢腐蚀，改善设备的使用寿命，并能维持设备的良好脱硫效率。此外，通过硫磺的沉淀处理以及脱除二氧化碳能有效提高沼气的利用性，增加附加价值，所以确实能达成本实用新型的目的。
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