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靳红燕：有机废弃物厌氧发酵（消化）未来路之：沼气净化

2022-12-26 09:25| 发布者: admin| 查看: 82| 评论: 0

摘要: 我在《有机废弃物厌氧发酵（消化）未来路之：初识沼气》中，介绍了沼气的基本特性。我们知道了沼气是非常好的能源物质，可以用来烧锅炉、发电、提纯生物天然气或者重整制氢。但是沼气中含有很多杂质，需要先经过一定 ...

我在《有机废弃物厌氧发酵（消化）未来路之：初识沼气》中，介绍了沼气的基本特性。我们知道了沼气是非常好的能源物质，可以用来烧锅炉、发电、提纯生物天然气或者重整制氢。但是沼气中含有很多杂质，需要先经过一定程度的净化才能进行利用。净化程度一般需要根据沼气用途确定，通常需要去除的主要是水、硫化氢和粉尘颗粒。另外如果沼气用于提纯天然气或者重整制氢，氧气、氮气及挥发性有机物等杂质也是需要去除的。

注：本表部分信息引自邓良伟等《沼气工程》；
沼气净化环节，虽然在整个沼气工程中占比不大，但又是一个不可忽略的环节，也需要专业的厂家去做。这部分项目额度不高，工作琐碎，愿意去做精做好的厂家其实并不多。但是沼气工程就是这样，由一个又一个的环节串联而成，只有每个环节都做好了，整个项目才可能好。

本篇，我主要总结了沼气净化环节中最重要的三块内容：硫化氢的去除、水蒸气的去除和粉尘颗粒的去除。
1沼气中硫化氢去除
沼气中最讨厌的一个杂质就是硫化氢，尤其蛋白质含量比较高的物料产出的沼气，硫化氢含量也会比较高。硫化氢具有较强的腐蚀性和毒性，应最先被去除。硫化氢去除一般分为：生物脱硫、化学脱硫、物理脱硫。化学脱硫又分为湿法脱硫和干法脱硫。物理脱硫法一般是采用活性炭吸附，这种方法成本较高，一般较少采用。目前采用较多的是生物脱硫、湿法脱硫和干法脱硫。（1）生物脱硫生物脱硫是利用特定微生物将沼气中的H2S转化为单质硫或硫酸盐的脱硫方式。基本原理是：H2S被微生物吸收转移至微生物体内，作为营养物质被特定的微生物分解、转化、利用，微生物得以生长繁殖。常见的生物脱硫有原位生物脱硫（即厌氧罐内生物脱硫），滴滤工艺（也称酸式/一体式生物脱硫），洗涤再生工艺（也称碱式生物脱硫/分离式生物脱硫）。（2）湿法脱硫湿法脱硫是利用特定的溶剂与气体接触而吸收其中的H2S，溶剂失效后通过再生重新使用。湿法脱硫按溶液的吸收与再生性质又可分为氧化法、吸收法。氧化法是借助溶液中载氧体的催化作用，将吸收的硫化氢转化为硫磺，使溶液获得再生。氧化法主要有氨水法、砷碱法、蒽醌二磺酸钠法等。吸收法以弱碱性溶液为吸收剂，与硫化氢进行化学反应形成化合物，当富液温度升高、压力降低时，该化合物就分解，放出硫化氢。这类方法有烷基醇胺法、碱性溶液法等。其中最常用的是碳酸钠吸收法。由于碳酸钠溶液在吸收酸性气体时，pH 不会很快发生变化，保证了系统的操作稳定性。此外，碳酸钠溶液吸收硫化氢比吸收二氧化碳快，可以部分地选择吸收硫化氢。该法通常用于脱除气体中大量二氧化碳，也可以用来脱除含二氧化碳和硫化氢的天然气及沼气中的酸性气体。（3）干法脱硫：干法脱硫按原理可分为化学吸附法和化学吸收法。化学吸附法即采用脱硫剂吸附气体中的硫化物从而达到脱硫的目的，活性炭和分子筛吸附即属此类。化学吸收法即采用脱硫剂与气体中的硫化氢反应将硫化物脱除的过程，其脱硫剂有氧化铁、氧化锌、氧化锰等。近代工业上也常用干法脱硫作为脱除有机硫和精细脱硫的手段。其中氧化铁资源丰富，价廉易得，是目前使用最多的沼气干法脱硫方法。三种脱硫工艺总结如下图：

2沼气中水蒸气去除
前面说到，沼气中还含有水蒸气，一般发酵罐中沼气相对湿度达到 100%，这也意味着沼气中水蒸气是饱和状态。水蒸气与H2S、NH3、CO2反应，会引起后续设备严重磨损和损坏，因此沼气必须进行干燥处理，去除过多的水分。一般可使用的干燥沼气的方法有:冷凝脱水、溶剂吸收脱水、干燥剂吸附脱水。三种脱水工艺总结如下图。