沼气净化技术.

从沼气发酵罐内导出的气体进入生物脱硫塔, 同时从发酵罐内抽出部分发酵液,用泵将发酵液从 生物脱硫塔的底部抽到顶部进行淋洒,发酵液的作 用有两个: (1)发酵液当中含有很多微生物,与沼气 中的H2 S作用后,能够生成含有S单质的细菌,存在 于生物脱硫塔内部的填充层里,这种细菌是好氧性 细菌,因此,在进行生物脱硫前,沼气应预先通过鼓 风机注入微量的空气(O2 ) ,使其处于好氧状态。 如果没有与H2 S 相遇, 可以消耗自身成为H2 SO4 ,通过发酵液的循环而排放出去;
（3）生物脱硫技术 生物脱硫是利用发酵液中的各种微生物如:脱 氮硫杆菌、氧化硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、排 硫硫杆菌、丝状硫细菌、氏硫菌属、辨硫菌属、 发硫菌属等,在微氧条件下将H2S氧化成单质S和 H2SO4 ,其反应式如下: 2H2 S +O2 2S + 2H2O 2S + 3O2 + 2H2O 2H2 SO4 硫磺氧化细菌 亦可以简单写为:H2 S + 2O2 H2SO4
对于吸附硫量较小的情况，一般采用空气再生， 当床层温度升高过快时，则用关小空气进气阀来 控制温度。对于含硫量大的情况，则要采取强制 通气再生。 再生过程所需时间取决于吸硫量的多少，吸硫 量多，再生过程长；否则再生过程短。再生一般 为2-3次。待床层温度不再上升，而进口和出口空 气中的含氧量基本相等时，则表明再生过程结束。
为了使沼气的气液两 相达到工艺指的分离要求， 常在塔内安装水平及竖直 滤网，当沼气以一定的压 力从装置上部以切线方式 进入后，沼气在离心力作 用下进行旋转，然后依次 经过水平滤网及竖直滤网， 促使沼气中的水蒸气与沼 气分离，而后器内的水滴， 沿内壁向下流动，而积存 于装置底部并定期排除。
（2）吸附法 吸附干燥是指通过硅胶,氧化铝或氧化镁等干燥 剂来吸收气体中的水分,待干燥的气体通过吸附床 中的干燥剂被干燥。通常使用两套装置,当一个工 作的时候,另外一个可以再生。干燥剂的再生可以 通过两种途,一种是可以用一部分(3% ～8% )的高 压干燥气体再生干燥剂,这部分气体可以重新回流 至压缩机入口。另外一种是在常压下,用空气和真 空泵来再生干燥剂,此法会把空气混入沼气中,一般 不会用。
（4）其它脱硫方法 此外,还有萘醌氧化脱硫技术、HAPS氧化脱硫技 术、PDS脱硫技术和生物脱硫技术等方法可应用 到沼气去除H2 S中。 某试验采用PDS (钛箐钴磺酸盐系化合物的混合物) 法应用于某污水处理厂消化沼气脱硫的研究与试 验,证明了该方法的有效性及可行性,脱硫效率高达 90%以上,平均脱硫效率为95%。脱硫后消化沼气 中H2S的浓度均远远低于发动机对燃气中要求的 H2 S的浓度标准。目前, PDS法虽然解决了氰化 氢中毒问题,但由于所用催化剂PDS需要合成,脱硫 成本相应要高,限制了PDS法脱硫技术的推广应用。

储气罐：考虑产气量和用气量经常不平衡, 所以必须设置 储气罐进行调节。 水封罐：为了调整和稳定沼气压力,本工程在储气罐前后 沼气管道上均设置水封罐,同时兼作排除冷凝水作用。 压缩机：满足沼气热水锅炉和沼气发动机的进口气压和气 量的要求。
沼气脱硫
沼气中的硫化氢对于管道和设备具有很强的腐蚀 作用,同时其在燃烧时将产生二氧化硫等有害气体污 染环境。因此,规范中规定硫化氢含量必须低于 20mg/ m3 。如果沼气中二氧化硫含量超过规范中规 定的标准，必须要进行脱硫处理。 目前沼气脱硫常用的方法有干式脱硫和湿式脱 硫、生物脱硫等。 （1）干法脱硫具有工艺简单，成熟可靠、造价 低等优点。常用于低含硫气体的处理。 干法脱硫剂 有活性炭、氧化锌、氧化锰及氧化铁等，从运转时 间、使用温度、公害、价格等 综合考虑，目前采用 最多的脱硫剂是氧化铁。
颗粒状脱硫剂是相互转换使用，新鲜脱硫剂首 先装入第3塔，然后由第3塔排出，经过活化萃取 后，依次再装入第2塔和第1塔。脱硫剂从第1塔 排出，再采用过氯乙烯萃取脱硫剂中的硫元素， 将处理过的脱硫剂，转换到第2塔循环使用。装置 中约80%的脱硫剂要经过萃取，各塔内脱硫剂经 过活化萃取过筛后要损失掉一部分，只能用新鲜 脱硫剂来补充。 连续脱硫装置节约了脱硫的处理费用，并实现 工艺过程的连续性。当脱硫器出口沼气中H2S含 量超过使用要求指标时，即使脱硫剂中硫化铁含 量未到30%，也应进行脱硫剂的再生，再生过程 要控制好床层温度，一般为30~70 ℃ ，最高不能 超过90 ℃ 。
( 2)由于污泥经过发酵后,水溶液中含有大量的氨 类物质,能够除去发酵气体中大约40%左右的CO2 , 同时还可以与生成的H2 SO4 反应生成(NH4 ) 2 SO4 (肥料成分) ,发酵液经过循环后,当其pH值达 到5以下时,就基本上失去了脱硫的作用,需要重新 更换,原来的废水则流到调整槽等待好氧处理。 生物脱硫技术必须具备几个条件:第一,具有可 靠的效率;第二,所需的营养物质少;第三,生物量中 的单质硫容易分离出来。
大连夏家河污泥处理厂脱硫系统
沼气脱水
脱水是因为导气管中如果积累了水会溶解硫化 氢而腐蚀管道,此外当沼气被加压储存时,为了防止 因为凝结水而冻坏储气罐,也必须对水进行去除。 不同的温度下沼气中饱和水蒸汽的含量不同,在 35℃时水的含量接近5%,在输入天然气网前沼气 中的水必须去除。针对不同的净化工艺,在各个阶 段有不同的方法。在压缩之前需除去冷凝水,这样, 在洗涤去除CO2 和H2 S工艺中就不需要再对气体 进行干燥,在吸收净化工艺之前也常常需要对气体 进行干燥。
沼气过滤
消化池输出的沼气中常夹带固体杂质,而且
含湿量很高。沼气中的固体杂质易堵塞管 道和附件;沼气中的水蒸汽易冷却成冷凝水, 缩小管道有效流通面积。 有工程设置砾石过滤器去除沼气中的固体 杂质和水分。
结论
沼气中的H2S的密度比空气大,能溶于水(1： 2.6) ,其水溶液叫氢硫酸,具有腐蚀性，会腐蚀压 缩机、金属管道、气体储柜和发动机等设备,严重 影响沼气发电利用率。常用脱硫方法有干式（常 用于低含硫气体的处理）、湿式（适合于气体处 理量大和硫化氢含量高的工程）、生物脱硫（有 很好发展前景）。 脱水是因为导气管中如果积累了水会溶解硫化氢 而腐蚀管道,此外当沼气被加压储存时,为了防止因 为凝结水而冻坏储气罐,也必须对水进行去除。常 用的方法有冷凝法、吸附法、吸收法。 消化池输出的沼气中常夹带固体杂质，因此需要 进行过滤，一般采用砾石过滤器去除。
小红门污水处理厂污泥消化处理工程
参与单位：小红门污水处理厂 规 模：800吨/日 工艺技术：浓缩 脱水 厌氧消化 案例说明：小红门厂污泥处理工艺采用浓缩—消化—脱水工艺， 其中污泥消化工艺于08年11月份竣工，正式投入运行。污泥 通过中温厌氧消化达到了稳定化、资源化、减量化。通过相关 工艺的调控，消化池稳定运行，产生的沼气中甲烷含量稳定， 具备点燃条件后，成功的调试沼气拖动鼓风机，实现了能源的 再生利用。从而大大的节省了电力的消耗。09年小红门厂共 计产生沼气368.7万立方米。09年3月沼气拖动鼓风机正式运 行，截止09年底，共计节省电量355.9万度，折合节省金额为 231.7万元。
塔内装有中央为圆孔的吊筐。叠置起来的吊筐 在净化塔中心形成的圆柱形沼气通道，如图上箭 头所表示的方向。沼气由塔底进入中心通道，并 均匀分布进入各个吊筐中，通过脱硫剂层后进入 吊筐与塔壁形成的空隙内，而由塔侧壁排出。气 体以正常的速度通过脱硫剂时，每米厚脱硫剂的 阻力为1226~2452Pa。沼气与脱硫剂接触时间， 一般取50~300S。脱硫后沼气中含硫化氢量应降 低10~20mg/m3。脱硫器的直径D，一般按 H/D=2~3值选取。脱硫器其它尺寸，按图2标注尺 寸关系计算。脱硫剂宜分层安装，要求再生或更 换方便
（2）湿式脱硫法 湿法脱硫的流程复杂，投资大，适合于气体处
理量大和硫化氢含量高的工程。
在湿式脱硫法中一般使用碱性液体来吸收硫化 氢。消化的沼气从底部进入塔中,与吸收剂逆流接 触反应,然后从塔顶部排除,反应如下: 2NaOH +H2 S Na2 S + 2H2O NaOH +H2 S NaHS +H2O 实际运行中,湿法脱硫碱液的吸收受到流速、 流量、温度等因素的影响, H2 S的溶解度很可能 达不到100% ,脱硫时易形成NaHS,而非Na2S。 NaHS再生时会与O2 反应生成硫酸盐和硫代硫酸 盐,有害物质在吸收液中富集,并使溶液的吸收能力 降低,从而需不定期的排除脱硫循环液,浪费了大量 的原辅材料,也可能带来二次环境污染。
（1）冷凝法 即在热交换系统中通过冷却器冷却气体而除去 冷凝水。这种方法由于是在热交换器的表层冷却, 通常比露点低0.5℃～1℃,为了取得更低的露点,必 须在冷凝之前先压缩气体,然后再释放到需要的压 力。 A：介质入口或出口，B：介质入口或出口， C：冷却水入口，D：冷却水出口，E：放空口
脱水装置原理图 (1-堵板，2-出气管 3-筒体，4-平置，5竖置，6-封头，7-排 水管，8-进气管)
国内有污水处理厂污泥厌氧消化系统由于脱硫 系统运行不稳定，严重腐蚀发电系统，造成产生 的沼气无法有效利用。而且硫化氢燃烧后生成的 二氧化硫,会造成环境污染及影响人的身体健康。 因此在沼气利用前必须对沼气进行净化, 因此,为 实现沼气的环保、高值、高效利用,沼气净化技术 显得尤为重要。
某工程沼气净化、储存和压送工艺流程
污泥厌氧消化技术专题交流
名 称:沼气净化技术（脱硫、脱水、过滤） 克 华 报告人：方
日 期：2011 年 01 月 18 日
技术交流内容

1、沼气脱硫部分 2、沼气脱水部分
Байду номын сангаас
3、沼气过滤部分
4、结论
沼气净化技术背景
目前污泥厌氧消化产沼气发电技术将成为未 来污泥处理的发展趋势。沼气是一种混合气体, 主要含CH4 和CO2 ,但还有少量的水汽、H2S和 NH3 ,痕量的H2、N2、O2、CO和卤化烃等杂质,这 些杂质影响了沼气的回收利用。 沼气中的H2S是一种可燃性无色气体,常温下 为无色有臭鸡蛋气味的气体,有毒,密度比空气大, 能溶于水(1：2.6) ,其水溶液叫氢硫酸,具有腐 蚀性，会腐蚀压缩机、金属管道、气体储柜和发 电机等设备,严重影响沼气发电利用率。
工程设计中，常采用干法氧化铁脱硫塔脱硫。含 有硫化氢的粗气通过脱硫剂时, 硫化氢和活性氧化 铁接触, 生成硫化铁和亚硫化铁。这种含铁的硫化 物与空气中的氧接触, 再转化为氧化铁和单体硫。 脱硫反应式如下: 脱硫:Fe2O3 3H2O + 3H2S = Fe2S3 + 6H2O Fe2O3 3H2O + 3H2S = 2FeS + S + 6H2O 脱硫剂工作一定时间后,其活性会逐渐下降,脱 硫效果逐渐变差。当脱硫装置出口沼气中H2 S的 含量超过20mg/m3时,就需要对脱硫剂进行处理。 当脱硫剂中硫未达到30%时,脱硫剂可进行再生;若 脱硫剂硫容超过30%时,就要更新脱硫剂。
再生反应式如下: 2Fe2S3 + 3O2 = 2Fe2O3 + 6S 4FeS + 3O2 = 2Fe2O3 + 4S 脱硫剂的再生反应可进行多次,直到脱硫剂微孔 大部分被硫堵塞而失活为止。如在脱硫装置内进 行再生,必须严格控制再生条件:压力必须为常压; 床层温度必须控制在30 ～60℃。严格控制超温, 否则会引起单质S升华和自燃;水分含量必须控制 在使用条件下的35% , pH值则必须控制在8～10 的范围内;为提高再生效果,可以在脱硫装置下部进 气口处,定时加入适量的浓NH3 · H2O,造成弱碱性 的再生环境。当观察到脱硫剂由黑褐色转为红棕 色时,再生即完成。
（2）吸收法 水可以被乙二醇,三乙二醇和吸水性的盐吸收, 有许多种盐都有不同的吸水性,通常在干燥吸附塔 中填充上小颗粒盐,待干燥气体从底部通入,被水溶 解了的饱和盐溶液积累在吸收塔的底部,通过阀门 排出,然后换上新盐颗粒,盐一般不用再生。在一般 工业应用干燥器中,不同的盐露点通常在10℃～ 15℃之间。

大连东泰夏家河污泥处理厂 参与单位：安阳艾尔旺新能源环境有限公司、大连利浦环境能 源工程技术有限公司 规 模：600吨/日 工艺技术：厌氧消化 案例说明：国内第一座以BOT方式建设的污泥处理厂，项目于 2007年开建，2009年4月正式投产运行，2009年12月沼气脱 碳及天然气并网一次试车成功。日处理城市污泥600吨，项目 占地2.47公顷。，将大连市中心城区污水处理厂产生的脱水污 泥进行集中化的厌氧消化处理，沼气经提纯处理后，可日供生 物燃气（天然气品质）16500立方米，同时每年生产6万吨腐 殖土，可作为园林绿化营养土或填埋场覆盖土。