沼氣作為一種新能源，應(yīng)用越來越廣泛，在我國環(huán)境保護標(biāo)準(zhǔn)中嚴(yán)格規(guī)定，利用沼氣能源時，沼氣中的H2S 含量不得超過20mg/m3 。無論在工業(yè)或民用氣體中， 必須盡可能去除H2S。

沼氣從厭氧發(fā)酵裝置產(chǎn)生時，特別是中溫或高溫發(fā)酵時，攜帶大量H2S 。因為沼氣中有大量的水蒸氣，水和沼氣中的H2S 共同作用加速了金屬管道、閥門和流量計的腐蝕和堵塞。 H2S 燃燒后生成的SO2 與燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣結(jié)合形成亞硫酸，腐蝕設(shè)備的金屬表面，污染大氣環(huán)境，影響人體健康。因此，在使用沼氣之前，必須去除H2S 。

業(yè)內(nèi)常用的沼氣脫硫方法有：干法脫硫、濕法脫硫、生物法脫硫等幾種脫硫方法。

干法脫硫

干法脫硫是一種簡單、高效、成本相對較低的脫硫方法，一般適用于沼氣量小、硫化氫濃度低的沼氣脫硫。干法脫除沼氣中的硫化氫(H2S)設(shè)備的基本原理是O2使H2S 一種氧化硫或硫氧化物的方法也可以稱為干氧化法。干法設(shè)備的組成是將填料放入容器中，包括活性炭和氧化鐵。氣體以低流速從一端通過容器中的填料層，硫化氫(H2S氧化成硫或硫氧化物后，留在填料層中，凈化后的氣體從容器的另一端排出。

干式脫硫主要包括主體鋼結(jié)構(gòu)、脫硫劑填料、觀察窗、壓力表、溫度表等部件。脫硫塔通常設(shè)計一用一備，交替使用，即脫硫和再生?！『蚧瘹?H2S)沼氣進(jìn)入脫硫塔底部，通過脫硫填料層到達(dá)頂部。H2S與脫硫劑發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng):

第一步: Fe2O3 · H2O   3 H2S = Fe2S3   4 H2O （脫硫）

第二步: Fe2S3   3/2 O2   3 H2O = Fe2O3 · H2O   2 H2O   3 S（再生）

含硫化氫的沼氣首先與底部入口處荷載相對較高的脫硫劑發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)器上部是負(fù)載較低的脫硫劑層。通過設(shè)計良好的沼氣空速和線速，干脫硫可以達(dá)到良好的精脫硫效果。

沼氣進(jìn)入干式脫硫塔前，應(yīng)設(shè)置冷凝水箱或沼氣顆粒過濾器。該裝置可以消除沼氣中的顆粒雜質(zhì)，使沼氣在進(jìn)入脫硫前含有一定的濕度。

當(dāng)觀察到脫硫劑變色或系統(tǒng)壓力損失過大時，應(yīng)交替使用另一個脫硫塔。當(dāng)前脫硫塔在沼氣排空后自然通風(fēng)，再生脫硫劑。當(dāng)再生效果不佳時，廢棄的脫硫劑應(yīng)從塔體底部排出，同體積的新鮮脫硫填料應(yīng)排入反應(yīng)器。

濕法脫硫

濕法脫硫可分為物理吸收法、化學(xué)吸收法和氧化法。物理和化學(xué)方法存在硫化氫再處理問題。氧化法以堿性溶液為吸收劑，加入載氧體為催化劑，吸收H2S并將其氧化為單質(zhì)硫。濕法氧化法是將脫硫劑溶解在水中，液體進(jìn)入設(shè)備，與沼氣混合，沼氣中的硫化氫(H2S)與液體發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生單質(zhì)硫吸收硫化氫的液體包括氫氧化鈉、氫氧化鈣、碳酸鈉、硫酸亞鐵等。成熟的氧化脫硫法，脫硫效率可達(dá)99.5%以上。

在大型脫硫工程中，一般采用濕法粗脫硫，然后采用干法精脫硫。

濕法脫硫塔的主體包括洗滌塔、硫化氫采樣監(jiān)測系統(tǒng)、堿液配置槽、供水軟水裝置、液位控制系統(tǒng)、支撐件和連接件。脫硫系統(tǒng)監(jiān)測出氣硫化氫濃度和PH實現(xiàn)全自動運行的值監(jiān)控。

運行時，沼氣自下而上通過脫硫塔。Na2CO3溶液（或NaOH溶液)從頂部向下噴灑，使H2S氣體與堿液有充分的化學(xué)反應(yīng)。

堿液儲存在脫硫塔下方，通過計量泵自動添加，計量泵的添加控制通過出氣H2S監(jiān)測濃度自動運行。

碳酸鈉(Na2CO3)試劑脫硫時，主要發(fā)生以下反應(yīng):

H2S   Na2CO3 = NaHS   NaHCO3 ( 1 )

CO2   Na2CO3   H2O = 2 NaHCO3 ( 2 )

沼氣中含有大量CO2成分，同樣會消耗堿液。 反應(yīng)條件(包括反應(yīng)溫度，PH控制值)等，設(shè)定最佳反應(yīng)條件，盡量減少堿液的消耗。

生物脫硫

生物脫硫技術(shù)包括生物過濾法、生物吸附法和生物滴濾法系統(tǒng)都是開放系統(tǒng)，其微生物種群隨著環(huán)境的變化而變化。在生物脫硫過程中，氧化態(tài)含硫污染物必須通過生物還原產(chǎn)生硫化物或H2S然后在生物氧化過程中產(chǎn)生單質(zhì)硫，才能去除。在大多數(shù)生物反應(yīng)器中，微生物以細(xì)菌為主，真菌為次，酵母很少。常用的細(xì)菌有硫桿菌、脫氮硫桿菌和排硫桿菌。最成功的代表是氧化亞鐵硫桿菌，它生長的最佳pH值為2.0～2.2。

沼氣生物脫硫是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的一項新技術(shù)，在國外得到了廣泛的研究，在應(yīng)用上取得了很大的進(jìn)展。國外成熟的沼氣生物脫硫集成技術(shù)主要包括荷蘭帕克的殼牌帕克技術(shù)(shell-PAQ技術(shù))，奧地利英環(huán)(EnvironTec)生物濾池脫硫技術(shù)等。在中國也得到廣泛應(yīng)用。國內(nèi)生物脫硫技術(shù)還處于研究階段。以下是奧地利英環(huán)EnvironTec 以生物脫硫技術(shù)為例，介紹沼氣生物脫硫技術(shù)。EnvironTec到目前為止，世界上已經(jīng)完成了400多個工程案例，國內(nèi)也有不少工程案例，該技術(shù)已被證明是沼氣脫硫的最佳實踐技術(shù)，一個典型的案例表明，生物脫硫的綜合運行成本比每立方沼氣低2美分。

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