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生物脱硫技术与工作原理

2022-09-30

近日,英环沼气在百度百家号平台发布有关生物脱硫的技术文章,链接:https://mbd.baidu.com/newspage/data/landingshare?preview=1&pageType=1&isBdboxFrom=1&context=%7B%22nid%22%3A%22news_8348477736585819351%22%2C%22sourceFrom%22%3A%22bjh%22%7D

1、技术概述

沼气脱硫是沼气工程的重点和难点:传统的湿法脱硫工艺,碱液消耗费用巨大;干式脱硫则需要经常性更换填料,工作强度大且存在危险。

Environtec BDS系列生物脱硫迄今已完成600多个工程案例,该技术被证明是沼气脱硫的最佳实践技术。一个典型的案例表明(进气H2S浓度2500ppm,出气达到50ppm),生物脱硫的综合运行成本低于每立方沼气0.02元。

Environtec通过核心技术进口,塔体、填料和设备间国内组装的方式,使得生物脱硫的初始投资成本显著下降,进而促进该技术的推广和广泛运用。同时,Environtec针对生物脱硫运行所需的备品备件和消耗品设置了常规库存,以保证卓越的产品质量和快速响应的售后服务。

2、工作原理

生物脱硫系统的目的在于降低沼气中的硫化氢含量。硫化氢在燃烧过程中转化成二氧化硫,对环境造成污染。大气污染物控制标准中明确规定了污染物排放到大气中的极限含量值:硫化氢4mg/,二氧化硫15mg/(德国TA-Luft标准)一般来说,当排放1500ppm的硫化氢时,将相当于产生4250mg/m³二氧化硫,应该先脱硫再进行沼气能源利用。

一般常规的沼气锅炉、沼气发电机组,对H2S的进气浓度要求是200ppm(或300mg/m³)。生物脱硫系统的作用在于使沼气中的硫化氢含量降至300mg/m³(200ppm),以此来避免硫化氢对后续沼气利用设备(如发电机、锅炉等)的腐蚀作用。通过脱硫塔净化后的沼气相对湿度为100%(绝对湿度约为40g水/m³),温度介于29-38℃之间。因此,生物脱硫后的沼气,应考虑适当的冷凝后收集排放冷凝水,或另行设置冷干、增压处理。

脱硫系统一个主要特点是专属性—即仅仅去除沼气中的硫化氢,而不会去除其它成分。生物脱硫运行的同时,沼气中的二氧化碳含量也因此降低。沼气的质量提高,排放到大气中的二氧化碳便相应减少。在脱硫过程中,利用不同气体成分的溶解性和可降解性差异分离硫化氢。例如:甲烷作为沼气的主要成分,在25℃时的亨利系数(气体在水中的溶解度)比硫化氢低80倍。

脱硫杆菌是以二氧化碳为碳源,因此导致了沼气中二氧化碳含量适当降低。然而脱硫过程中需要补充氧气,沼气中的甲烷随着空气中氮气的加入而下降,粗略的估算可以按照甲烷浓度下降10%,以及总的气量增加10%来做初步估算。

生物脱硫的工作机理描述如下:将一定量的空气导入含有硫化氢的沼气中,在反应器内装有大量的生物填料,它们为细菌繁殖提供充分的空间。塔体采用滴滤形式,系统水和营养液(NPK)不断循环滴滤,使得填料保持潮湿状态,并补充细菌生长繁殖所需营养。专属丝硫菌属、硫杆菌属在新陈代谢的过程中吸收硫化氢,并将硫化氢转化为单质硫,并进一步氧化为硫酸。

化学反应式如下:

H2S + 2O2 H2SO4

2 H2S + O2 2 S + 2 H2O

S +  H2O + 1.5 O2 H2SO4

反应生成的稀硫酸在营养液的缓冲中和作用下,与营养液一起排出系统,此过程周而复始。

生物脱硫

附图生物脱硫塔原理示意图

1 反应塔       5 营养液              9 热交换器        13 液位监测

2 填料          6 自然             10 沼气分析仪    14 变频器

3 沼气入口    7 塔内循环液      11 pH 监测         15 废液排出口

4 空气供应    8 主循环         12 温度监测        16 沼气流量信号

工艺描述

沼气(3)进入反应塔(1),少量的空气(4)通过变频风机(14)添加至混合气体,随后混合气体缓慢的通过大量的生物挂膜的填料层,达到脱硫的效果。

反应塔体(1)设计为生物滴滤塔的形式,生物滴滤系统适用于溶解性介于0.01< HC(亨利系数)< 1的污染物(硫化氢),因此,塔内设计的主循环泵(8)一直开启,将塔内液体(7)源源不断的传送至塔体顶部,液体持续滴落并湿润填料(2)表面。 通常,在填料表面发生了如下的降解和反应过程:


生物脱硫


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