有机固体废弃物厌氧发酵产生沼气的脱硫技术分析论文.docx

有机固体废弃物厌氧发酵产生沼气的脱硫技术分析论文有机固体废弃物厌氧发酵产生沼气的脱硫技术分析论文0引言随着工农业废弃物厌氧生物处理技术的广泛应用，沼气作为一种可再生能源，越来越受到人们的关注和重视。沼气是一种特殊的生物质能源，因为它的低位发热值较高，所以其经常被用作汽车燃料，还有一些被用作动力能源(如水泵和发电机)，也有被用作化工原料(如合成有机玻璃脂和制造甲醛和甲醇等);还有一些国家的沼气净化技术较高，如瑞典将净化后的沼气直接并入国家气网使用。因此，沼气完全可以作为一种绿色能源被开发利用，这种新兴的产业也被人们越来越重视。由于沼气来源于厌氧发酵工艺，因此这种工艺也得到越来越多的产业化应用，不仅能缓解当前存在的能源危机问题，而且能很好地达到保护环境的目的。各种厌氧发酵微生物在厌氧的条件下，将有机物分解消化的过程中会产生沼气，此时也伴随有H2S的产生。因此，沼气是一种混合气体，其中CHQ和CO2的含量较高，H2,H2S,NH的含量比较少。发酵原料的种类、各种原料的相对含量、厌氧发酵的条件(温度、时间、pH等)以及厌氧发酵的各个阶段都是影响沼气成分的因素。硫化氢(H2S)是一种能危害人体健康的有毒性气体，其物理性质上最大的特点是无毒和有强烈的臭鸡蛋气味。另外，大气中H2S的存在是造成酸雨的主要原因之一。由于H2S在化学性质上能与许多金属离子反应，产物是硫化物沉淀，而这些产物又不溶于水或者酸，所以其对铁等金属类物质有很强的腐蚀性。除此之外，当沼气燃烧时，H2S会被氧化成亚硫酸，从而对环境造成严重的污染，也会严重腐蚀设备、管道和仪器仪表等。因此，在利用沼气之前必须将其中的H2S去除，而国家对沼气中H2S含量的标准有严格的规定，不能超过0.02g/亩。目前，最常用的脱除H2S的方法有干式脱硫、湿式脱硫和生物脱硫。1.干法脱硫干法脱硫的具体反应过程是首先通过物理吸附将H2S吸附在吸附剂的表面，然后是吸附剂与H2S发生化学反应生成单质硫的过程。因为干法脱硫所使用的脱硫剂大多数是粉末状或者颗粒状，其整个过程是在完全干燥的环境下进行的，所以脱硫过程不会对设备和管道等产生腐蚀和结垢的影响。干法脱硫的'适用范围是含有较低浓度H2S的气体，其优点在于脱硫工艺设备比较简单及工艺技术方面比较成熟。因此，干法脱硫工艺在工业上应用较广。目前，最常用的干法脱硫方法有氧化铁法、氧化锌法、活性炭吸附法和膜分离法等。1.1氧化铁法脱硫氧化铁沼气脱硫法是使用较早的一种方法，早在19世纪40年代就开始逐步发展起来了，而此时煤气工业也孕育而生。氧化铁法脱硫的反应原理:常温下沼气到达脱硫机床的表面，此时沼气中的H2S与Fe203发生氧化还原反应，生成的产物为Fe2S3和Fe2;之后，含硫的脱硫剂再被空气中的氧氧化为Fe203和SO这也说明了这种脱硫剂是可再生的，可以循环使用很多次;但是如果脱硫剂表面的空隙被大部分覆盖以后，氧化铁脱硫剂就失去了活性。由此可见，影响脱硫效果的因素有沼气的流速和沼气与脱硫剂接触的时间。氧化铁法脱硫过程中发生的化学反应是不可逆的。反应方程式的反应速率很大，要将沼气中的H2S浓度降到1mg/m3以下，只需要几秒钟的时间，这样很容易就做到了精细脱硫;氧化铁法脱硫除了这个优点外，还有氧化铁本身的价格便宜，国家的存储资源丰厚，使该法的成本大大降低;另外，就氧化铁法脱硫本身的工艺而言，工艺技术操作简单，方法成熟可靠，脱硫效率较高。因此，中国科学院生态环境研究中心鄂尔多斯固废所在其“城市有机固体废弃物联合厌氧发酵”工艺的沼气净化系统中采用氧化铁吸收法脱除H2S。用氧化铁脱硫时，当脱硫剂中的硫未达到30%时，脱硫剂是可以达到再生的目的，将含硫的脱硫剂被空气中的氧氧化为氧化铁和硫磺，就可以让脱硫剂再生;但是当脱硫剂中的硫达到了30%以上的时候，脱硫的效果会变得很差，这也说明此时的脱硫剂不能再继续使用了，应该更换脱硫剂。霍保根等在文献中介绍了吸附能力和硫容是影响脱硫剂好坏的两个重要因素，具有硫容为30%-40%以上的常温氧化铁脱硫剂就是好的脱硫剂，脱硫效率能高达99%以上。赵箱平等人使用了一种新的TG型氧化铁脱除沼气中的H2S，通过实验得出:当pH为9-10、温度不低于150C、水分为5%-10%、加氮量为50-100mg/m、加氧量为1.0%-1.6%、空速为100-300h，TG型脱硫剂的脱硫效果较好。胡典明等研究使用浸渍法制备出了一种特殊EF-2型氧化铁常温脱硫剂，实验结果表明，此种脱硫剂的脱硫效果突出。当原沼气中的H2S的质量分数为1%时，经过这种特殊脱硫剂脱除H2S后，能使H2S的脱除精度小于0.03x10-6。牛克胜等在文献中也提出，沼气采用干法脱硫，在脱硫的过程中不断地通入空气，从而达到还原再生脱硫剂的目的;同时，通入空气的过程可以使用自动化控制系统，