络合铁法脱除垃圾填埋气中的H_2S

预处理的研究。 * 通讯联系人, E-m ai:l chen zzg@ n ju. edu. cn
第 4期
刘可卿等: 络合铁法脱除垃圾填埋气中 的 H2 S
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( 3) 再生反应:
浓缩沉降后的硫磺溶液和沉降槽表层的含硫泡沫一
4F e2+ ( 络合 态 ) + O 2 + 2H+ 态 ) + 2OH -
络合铁法脱硫实验的气源为某生活垃圾填埋场 产生的填埋气, 经过填埋气收集系统和脱水系统进 入络合铁脱硫实验装置。填 埋气中 H2 S 浓度约为 100~ 300 mg /m3, CO 2 含量在 30% ~ 40% 之间, 属 于富二氧化碳含硫气体。
具体的脱硫数据如表 1所示。
表 1 填埋气络合铁法脱硫数据 T ab le 1 Data of H2 S rem oval from landf ill gas
第 3卷 第 4期 20 0 9年 4月
环境 工 程学 报
Ch inese Journal of Env ironm enta l Eng ineering
V o l. 3, N o. 4 A pr. 2 0 0 9
络合铁法脱除垃圾填埋气中的 H 2 S
刘可卿 1 陈泽智 1* 龚惠娟2 吴未立3 刘 鹏 1 许雪松 1 唐秋萍 1
产生垃圾填埋气, 其中含有蛋白质、硫酸盐的垃圾组 成低价态 F e离子, 将 H S- 转化成硫磺。在再生过
分经发酵产 生 H2 S 气体 [ 1 ] 。H 2 S 是一种 高度刺激 程中, 低价态的络合铁溶液与空气接触氧化成高价
性的气体, 有强烈 的臭鸡蛋 气味, 当空气中 的 H 2 S 态络合铁溶液, 恢复氧化性能, 溶液循环吸收硫化氢
表 2 对应的脱硫装置运行条件参数 T ab le 2 Corresponding operat ion param eters
of d esu lfurization system
吸收塔
进气气压 再生液量 编号 进液量 进液温度 塔内温度 塔内压力
( kPa) ( L / h)
( L /h) ( )
Abstract T h is study bu ilds a cycle desu lfurization system w hich se lects EDTA and citric acid as the complex ing agen t for ferric sa l.t Che lated iron process is used in the p ilot test of rem oval of H 2 S from landfill gas. And the result show s that the chelated iron desu lfurization system has stab le opera tion and high effectiveness. So it is su itable for app lication in landfill gas desu lfurization.
2 结果分析与讨论
脱硫剂的选定包括 2个步骤: ( 1) 采用 N a2 CO3 溶液中 F e2+ 和 Fe3+ 的可溶性作为依据来选定络合 体系的成分; ( 2) 根据经济和可靠的原则确定络合 剂最适合的配比, 即在较小的络合剂用量的前提下 获得较大的总铁含量 [ 8] 。根据 F e2 + 和 F e3+ 的络合 能力, 选取含有 2 种不同类型的络合剂。其中一种 络合剂用来牢 固地结合 F e2 + , 以 防止生 成 FeS 沉 淀; 另 一种 络 合剂 则用 来络 合 F e3 + , 以防 止 生成 F e( OH ) 3沉淀 [ 9, 10 ] 。经 过对多种溶液的筛选比较, 确定采用 EDTA和柠檬酸为铁盐络合剂。另外向脱 硫液中添加对甲苯磺酸作为稳定剂, 可减少络合剂 的降解 [ 11] 。
脱硫液组成: 总铁 0 5 m o l/L, EDTA 2 g /L, 柠檬 酸 2 g /L, N a2CO3 20 g /L, 硫磺改性剂 10 m g /L, 杀菌 剂 10 m g /L, 锑系缓蚀剂 5 mg /L, 消泡剂 10 m g /L, pH 8 5。 1. 3 脱硫中试实验的工艺流程和设备
by chelated iron
编号
1 2 3 4 5 6 7
进气流量 ( Nm3 / h)
16 16. 5 17. 5 16. 5 19. 5
20 18. 5
进气 H 2 S浓度 ( m g /m 3 )
176. 1 189. 7 207. 9 192. 8 138. 1 127. 5 302. 1
( 1. 南京大学环境学院, 污染控制与资源化研究国家重点实验室, 南京 210093; 2. 南京大学现代分析中心, 南京 210093; 3. 南京碳环 生物质科技有限公司, 南京 210012)
摘 要 建立了 以 EDTA 和柠檬酸为铁盐络合剂的循环脱硫 体系, 采用络 合铁法 对垃圾 填埋气 中的 H2 S 进行脱 硫中 试实验, 结果表明实验所建立的络合铁脱硫体系运行稳定, 脱硫效率高, 适合应用于 垃圾填埋气中硫化氢脱除。
N a2 CO 3 + 2HCN 2N aCN + H2 O + CO2
N aCN + S NaCNS
络合铁法脱硫工艺简单, 脱硫效率高, 单质硫回
收纯度高, 集脱硫与硫磺回收为一体; H2 S的吸收与
脱硫液再生均可在常温下进行; H2 S 转化为硫氧化
物的副反应少, 含铁的 溶液不存在环 境污染问题。
( ) ( kPa)
1
46
26
2
46
31
3
46
31
4
46
34
5
46
33
6
46
34
7
46
33
18
20
5. 5
30
21
18
5. 5
30
17
22
6. 2
30
21
20
6
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
30
25
19. 5
6
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28
25
6. 5
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21
6
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表 2为表 1各数据测量时同步测定记录的脱硫 装置运行条件参数。由表 2可知, 络合铁脱硫装置 运行稳定。吸收塔进液量保持 46 L /h不变; 进液温 度从 26 开始上升至 31 , 并稳定在 33~ 34 左 右; 塔内温度随进液温度变化波动; 进气气压控制在 5 5~ 6 5 kP a之间以保证进气量的稳定; 再生塔的 再生液量维持在 30 L / h, 确保脱硫装置再生循环部 分的正常运行。
铁表面均匀减薄或坑 蚀 [ 3] 。所以湿 度很高的填埋
H2 S + N a2 CO3 N aH CO3 + N aH S
气中 H 2 S的存在会引起设备和管道腐蚀、催化剂中 毒, 导致生产运行成本的增加。另外, 当填埋气作为 能源燃烧时会产生大量的 SO2 气体, 对大气产生酸 性气体污染。所以填埋气作为燃料气输送利用前必
填埋气作为一种特殊气源, 其硫化氢含量较低且含
有 40% 的 CO2, 而络合铁脱硫技术适用于浓度较低
或 H2 S浓度较高但气体流量不大的场合, 更重要的 优点是该工艺在脱除硫化物过程中, 几乎不受气源 中 CO2 含量的影响而能达到非常高的净化度 [ 6, 7] 。 1. 2 脱硫剂的选定
图 1 络合铁法脱硫实验工艺流程 图 F ig 1 P ro cess o f desu lphurization by che la ted iron
沫, 脱硫体系中加入的消泡剂可促使硫磺泡沫的减 率为 94 5% 。经过络合铁脱硫装置填埋气中大部
少, 硫磺改性剂的加入可提高硫磺的沉降性能, 最后 分的 H 2 S被脱除, 大 大减少了 H 2S 对填埋气管道,
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环境 工程学报
第 3卷
填埋气燃气锅炉、填埋气燃气轮机、填埋气燃气内燃 机等填埋气后续利用设备的腐蚀与损耗, 也减少了 填埋气燃烧后 SO2 的排放量。
由表 1可见, 填埋气气源中 H2 S 浓度在 100~ 200 m g /m3 时, 络合铁法脱硫后净化气体中 H2 S浓 度可控制在 7~ 15 m g /m3; 当入口 H2 S 浓度最高达 到 300 m g /m3 左右时, 出口 H 2 S浓度达到最高约为 17 9 m g /m3; 总体脱硫效率大于 92% , 最高脱硫效
( 1. S tate K ey Laboratory of Pollu tion C ontro l and R esou rce R euse, S chool of Env ironm en t, N an jing U n ivers ity, N an jing 210093; 2. M odern A nalys is Cen ter of N an jing U n ivers ity, N an jing 210093; 3. N an jing C arbon R ecycle B iom ass T echn ique Co. Ltd. , N an jing 210012)
关键词 垃圾填 埋气 硫化氢 络合铁法 脱硫
中图分类号 X701 3 文献标识码 A 文章编号 1673-9108( 2009) 04-0716-03
Rem oval of H 2 S from landfill gas by chelated iron
L iu K eq ing1 Chen Z ezhi1 G ong H uijuan2 W u W e ili3 L iu Peng1 Xu X uesong1 T ang Q iup ing1