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沼气生物脱硫技术

2018-06-14 来源/作者:未知 文章分类:技术专题


1概述
  沼气作为一种新式动力其运用越来越广泛,在中国环保规范中严厉规则,运用沼气动力时,沼气气体中H2S含量不得超越20mg·m-3。不管在工业或民用气体中,都有必要尽可能的除掉H2S[1-3]。
  沼气从厌氧发酵设备产出时,特别是在中温或高温发酵时,带着有很多的H2S。因为沼气中还有很多的水蒸汽存在,水与沼气中的H2S一起作用,加快了金属管道、阀门和流量计的腐蚀和阻塞。别的,H2S焚烧后生成的SO2,与焚烧产品中的水蒸气结组成亚硫酸,使设备的金属表面发生腐蚀,而且还会造成对大气环境的污染,影响人体健康[4-6]。因而,在运用沼气之前,有必要脱除其间的H2S。
  以往沼气脱硫是选用化学法,它可以分为碱吸收、化学吸附、化学氧化以及高温热氧化等几种办法。化学法脱硫运转费用很高,首要原因是在运转进程中需求很多的化学药剂和较高的能耗,而且还会发生新的含硫化合物,假如得不到极好处置会发生新的环境污染。
  生物脱硫是代替化学脱硫的一种新技能,它可以在很多方面战胜化学脱硫的缺乏。在生物脱硫进程中,触及两大类微生物,即光能自养型微生物和化能自养型微生物[7]。这篇文章综述了这两大类微生物去掉沼气中H2S的基本原理。
  2光能自养型微生物脱硫原理
  绿色硫细菌是一种严厉厌氧的光能自养型微生物。在光照和无机营养物质存在的情况下,绿色硫细菌可以运用CO2组成新的细胞物质,一起将S2-转化为单质硫并释放在细胞外部,这些特色使绿色硫细菌十分合适生物脱硫进程,其脱硫反响进程如下:

  值得注意的是,在必定条件下绿色硫细菌会将单质硫进一步氧化为SO42-,反响进程如下:

  因而,www.tslyhb.com脱硫作用与光照强度之间存在的关系是光照缺乏影响脱硫作用,光照过剩导致SO42-的生成,只有在光照适宜的条件下,硫化物才干彻底的转化为单质硫而无SO42-发生,所以,在选用绿色硫细菌脱硫进程中有必要严厉操控反响条件[8]。
  3化能自养型微生物脱硫原理
  化能自养型微生物以CO2为碳源,一起在氧化S2-的进程中获得能量。在有机碳源存在的情况下,部分品种的自养微生物可以运用有机体碳源进行异养代谢。化能自养型微生物将S2-转化为单质硫,既可以在有氧的条件下进行,也可以在无氧的条件下进行。在有氧的情况下氧作为电子受体,而在无氧的情况下可以运用硝化物作为电子受体[9,10]。很多化能自养型微生物都能以单质硫、H2S、硫代硫酸盐以及有机硫化物为电子供体,其间具有代表性的微生物是氧化亚铁硫杆菌、脱氮硫杆菌、排硫硫杆菌、氧化硫硫杆菌。化能自养型微生物将S2-转化为单质硫的进程如下:

  当氧为生化反响的限速要素时,单质硫为首要产品;当S2-为生化反响的限速要素时,首要产品是SO42-而不是单质硫。
  3.1生物脱硫技能技能原理
  脱硫技能技能原理其反响的基本原理[1]是将含H2S的沼气和含有化能自养型微生物的苏打水溶液进行触摸,H2S被碱性溶剂吸收后,经微生物催化生成元素硫或硫酸盐。生物反响器内首要下列反响如下:

  现在,技能是全球对比老练的脱硫技能之一,它具有以下长处:
  (1)安全:全部生物脱硫系统是关闭运转的,而且沼气中的H2S被彻底吸收,在吸收器的下流没有游离的H2S,不会有中毒和伤亡事情,无环境污染。
  (2)节省:该技能所要的出资少,其首要设备和仪器数量少。运转本钱低,出产所需的操作人员少,减少人力本钱;不需求化学催化剂,生物催化剂不会失活,它自动再生,无须替换,运转中所需化学药品少,节省出产本钱;该技能的操作本钱、保护费用均很低。
  (3)高效:运用该技能确保脱硫后的天然气中H2S含量小于4ppmv;而且操作弹性大,习惯H2S浓度规模50ppmv~100vol.%,压力规模1~100barg,具有很高的灵活性,能习惯H2S顶峰负荷。
  该技能的技能流程简略,操控系统和监测系统很少,没有杂乱的操控回路,操作保护简略便利。适用于对含H2S浓度高的小型气田,更经济,效益非常好;而且运用该技能的设备功能稳定,技能牢靠,经济效益好。
  3.2铁盐吸收生物脱硫技能技能原理
  铁盐吸收生物脱硫的基本原理[12]是在吸收期间H2S被Fe3+氧化成单质硫,然后在酸性条件下(pH=1.2~1.8)凭借氧化亚铁硫杆菌的代谢,将Fe2+转化Fe3+,并循环到吸收期间重复运用,有关反响如下:

  具有相当高的氧化复原电位,可以将H2S转化为单质硫,又不能将单质硫进一步氧化为硫酸盐。所生成的单质硫经过别离后收回,然后的Fe2+又经过氧化亚铁硫杆菌代谢为Fe3+,并循环运用。因而,大多数研讨人员认为此办法能耗低、出资少、废物排放少,更合适沼气脱硫的进程。
  4讨论
  (1)在光能自养型微生物技能去掉沼气中的H2S方面,绿色硫细菌是一种较为抱负的微生物,因为它能运用无机碳源,一起这种微生物的脱硫功率高,而且代谢产品单质硫释放在细胞外部,对比简单别离。
  可是,光和细菌在转化进程中需求很多的辐射能,因为反响系统中生成硫的微颗粒后,透光率将大大下降,然后影响脱硫功率,所以在经济条件上难以完成。假如可以在下降光源的能耗和进步光源的功率方面获得打破,该办法的运用具有宽广的商场运用远景。
  (2)在严厉操控供氧的条件下,运用化能自养型微生物去掉沼气中的H2S具有很宽广的商场运用远景,尤其是两期间脱硫技能[13,14]已经有了工程运用的先例(谢尔-帕克技能)。该技能具有不影响沼气的收回运用,不发生新的环境污染等特色。别的,以铁盐吸收脱出H2S,然后用生物氧化再生铁盐吸收液,使铁盐再生的办法这些年成为新的研讨热门。
  (3)生物脱硫生物脱硫技能有必要具有几个条件:榜首,具有牢靠的功率;第二,所需的营养物质少;第三,生物量中的单质硫简单别离出来。
  5结语
  生物脱硫法与传统的物理、化学脱硫法比较,后者能耗高、处理费用贵重,促进大家寻觅低能耗、高功率、经济而领先的处理办法,生物脱硫技能则为这一范畴的研讨和运用拓荒了新的方向[15,16]。
  虽然生物脱硫技能具有诱人的工业运用远景,但技能总体上仍是处于研讨开发期间,现在依然面对很多应战,为该技能的迅速发展设置了屏障。研讨人员一方面要寻求具有脱硫作用的菌种,研讨它的脱硫作用,另一方面要运用生物技能和基因工程的有关常识来进步它的活性、稳定性和选择性,以求到达非常好的脱硫作用,完成沼气去掉H2S技能的新打破。

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