造纸产废水沼气提纯后的高值化利用案例分析

造纸废水产沼气提纯后的高值化利用（含案例分析）

造纸工业是世界六大工业污染源之一，占我国工业总废水量的10%左右。造纸废水主要为高浓度有机废水，其水量大，COD质量浓度高，废水中的纤维悬浮物多，而且含二价硫元素，色度高，有硫醇类恶臭气味。

一、生物法处理造纸废水

1、好氧处理法

在有氧条件下，借助好氧微生物（主要是好氧菌）的作用来降解污染物的方法。

2、厌氧处理法

利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌在无氧的条件下降解有机污染物的方法。复杂的有机化合物被降解和转化为简单、稳定的化合物，同时释放能量，其中大部分能量以甲烷的形式出现。

3、厌氧-好氧组合处理法

充分发挥厌氧微生物承担高浓度、高负荷与回收有效能源的优势，同时也能利用好氧微生物生长速度快、处理水质好的优点。特别适用于高浓度有机废水的处理。

二、造纸废水产沼气

造纸废水产的沼气甲烷、硫化氢含量较高，氧含量较低；如在厌氧过程中混入空气，沼气中会含有少量氮气；其中水的含量与温度有关。

表1、废水处理后产生的沼气成分

沼气利用方式：

1、火炬燃烧；

2、直接民用取暖、照明或炊事等；

3、直接燃烧产生蒸汽，用于工业供热；

4、内燃机发电自用或上网；

5、经净化提纯后并入天然气管网或用作车用燃料等。

三、沼气提纯后的资源化利用

图2、沼气能量利用效率比较

沼气提纯净化制取生物质天然气（BNG）的能量损失最小（14.6%），且得到的可输送能量最多（79.6%）。

1、提纯制备天然气

沼气的输送距离有限，供应具有非常强的区域性，实际利用效率较低，适合现场利用。

沼气通过提纯制取天然气，通过脱硫、脱碳和深度脱水，不仅能减轻环境污染，还能增加燃烧的热值，达到商业天然气标准，进入城市燃气管道，或制成CNG作为车用或工业天然气，极大地拓宽沼气的用途，是一种综合效益较好的沼气利用方式。

表2、沼气提纯后品质要求

2、提纯天然气与粗沼气比较

1）通过沼气提纯制取的天然气中甲烷含量在95%以上，因此热值更高，燃烧起来火力更强，能源利用率高；2）沼气中含有硫化氢气体，直接用于燃烧会产生二氧化硫，排放后对环境造成较严重的污染，而天然气基本上不含有硫化氢，属于清洁燃料；

3）沼气中二氧化碳含量较高，二氧化碳的存在有灭火阻燃的作用，在燃烧时会降低燃烧热的利用率、降低火焰温度、降低燃烧室的容积利用率，导致燃烧放热过程的成本增加。

4）沼气中含有的水分也会降低燃烧效率，耗费能源。

表3、沼气利用经济效益对比

四、江苏某造纸厂废水沼气提纯生产管道天然气项目案例

项目规模：沼气处理能力30000Nm³/d，天然气产量20000Nm³/d。

1、造纸废物产出沼气现状

1）秸秆浮渣

秸秆制浆现因产能有限，日产沼气4000m³/d，以前由燃烧塔空排。该部分沼气中CH4含量约为65%。

2）污水

污水厌氧处理制备沼气设计产能30000m³/d，沼气产量约为26000m³/d。污水处理系统已扩建完成。该部分沼气中CH4含量约为80%。

3）制浆轻排渣

该部分造纸废物产生的可燃气体，由造纸厂另案自行利用，不包含在本项目中。

2、生物质天然气产量

表4、生物质天然气产量

本项目利用工业沼气提纯净化为生物质天然气，最终产品直接进入城市燃气管网，气质符合甚至优于强制性国家标准GB17820-2012《天然气》的二类天然气标准。

图3、造纸沼气提纯进入天然气管网

五、结语

造纸废水产沼气的利用方式有多种，可供选择的工艺路线也较多，不同的工艺适应不同工况，且成本有差异。经过上文分析，造纸沼气提纯后制取生物质天然气是沼气高值化利用的一种方式，但应用这种工艺要根据沼气产地条件和天然气管网的实际情况加以利用，实现最大化提升沼气利用附加值的目标。