沼气碱法生物脱硫工程实例分析

针对生物质综合处理项目产生的工艺沼气,采用碱法生物脱硫工艺进行处理,通过工程实例分析了脱硫效果和运行成本。结果表明:在气量为2.52～5.22万Nm3/d、硫负荷56.05～119.45kgS/d、进气H_2S浓度为1 909～2 882 mg/Nm~3的条件下,出气H2S浓度为8～58 mg/Nm~3,满足NY/T 1704—2009《沼气电站技术规范》的相关要求,平均脱硫率达98.7%;沼气脱硫设备单套处理能力为4.8万Nm~3/d,材料及动力成本为0.027元/Nm~3。     

Zn/Fe体系湿法催化氧化高效脱除沼气中H2S的研究

提出了Zn/Fe体系湿法催化氧化脱除沼气中H2S新工艺,阐述了反应机理、实验装置和工艺流程,考察了各单因素操作条件对H2S脱除效率的影响,在此基础上进行的综合条件实验,脱硫效率都维持在99.6%以上,净化后沼气中H2S含量低于国家标准。过程不消耗任何化工原料,不产生二次污染,体系无降解问题。     

RSI-MO反应器强化沼气原位深度脱硫研究

为实现剩余污泥厌氧消化沼气原位深度脱硫,采用向反应器中嵌入最佳剂量(20g/L)废铁屑并引入微氧条件,构建废铁屑-微氧(RSI-MO)工艺,探索微氧效应对厌氧消化稳定性、效率、脱硫的影响.试验分7阶段,P1阶段对照组,P2阶段加入RSI,P3~P7阶段逐步提高O₂剂量. 结果表明,MO激发硫氧化菌生物脱硫,促发RSI化学腐蚀而生成铁硫沉淀物,耦合生物脱硫与化学除硫作用.P3~P7阶段,随O₂剂量的提高,H₂S浓度呈降低趋势,而残余O₂浓度呈升高趋势.综合来看,P6阶段反应器厌氧消化效率和脱硫效率最佳,甲烷产率达301.1mL/gCOD、沼气H₂S浓度为113mg/m³,较P1阶段分别提高37.65%和99.40%.通过硫平衡分析发现,P6阶段存在于固、液、气三相硫元素含量分别占84.0%、11.9%、0.21%.表明RSI-MO工艺可实现沼气原位深度脱硫.     

猪场废水脱氮与沼气脱硫耦联反应器的启动

采用鼓泡反应器研究猪场废水脱氮与沼气脱硫耦联反应器的启动,比较了启动过程中不接种污泥、接种厌氧污泥及接种好氧污泥对启动时间及效能的影响.结果表明,接种好氧污泥的反应器在第32d时氮硫同步去除率达到60%以上;不接种污泥的反应器氮硫同步去除率达到60%需要36d;而接种厌氧污泥的反应器则需要50d.成功启动后,在温度为30～32℃、空塔停留时间为9.75min、水力停留时间为4.78d、沼气中H2S浓度为1.70 8·m-3左右及进水NOx-N浓度为109 mg·L-1的条件下,不接种污泥反应器,接种厌氧污泥反应器和接种好氧污泥反应器的NOx-N去除率分别97%、91%、99%,硫化氢的去除率分别稳定在82%、78%和86%左右.接种好氧污泥的反应器硫化氢去除率最高可达92.3%.运行稳定后,3个反应器均可实现按相对固定的比例同时去除硫和氮,废水脱氮与沼气脱硫得到了很好耦联,在1个反应器中可以同时实现废水脱氮与沼气脱硫.     

大型沼气工程中生物脱硫技术

随着我国对可再生能源的开发和利用的不断深入发展,利用畜禽粪便厌氧发酵产沼气是一种非常有前景的能源利用途径,但所产生的沼气中都含有H2S气体,由于它是一种腐蚀性很强的化合物,所以沼气脱硫是沼气利用的关键环节。本文以某工程调试与运行实例分析了大型沼气工程中的生物脱硫技术,以为同类型工程提供参考。     

Fe/Cu体系湿式催化氧化一步高效脱除H2S新方法研究

提出了Fe/Cu体系室温湿式催化氧化一步高效脱除H2S废气的新方法,阐述了反应机理、实验装置和工艺流程;考察了Fe3+、Cu2+浓度和H2S入口浓度对H2S脱除效率的影响及Fe3+、H+与添加剂NaCl浓度对CuS氧化浸出的影响,分析了Fe3+、Cu2+、H+浓度和废气中O2含量对fe3+、Cu2+再生的影响;并进行了综合实验.结果表明,当废气中O2体积分数为5%时,新方法中含40g·L-1Cu2+及80g·L-1Fe3+的吸收体系即能对体积分数为1000×10-6的H2S废气100%稳定脱硫,体系除消耗O外,过程不消耗任何原料,不产生二次污染,体系无降解问题.     

不同VS比例的黄花和污泥联合厌氧消化的研究

采用完全混合式反应器R1~R3(加拿大一枝黄花与脱水污泥的有机质配比分别为0∶1、1∶3和1∶1),研究了污泥停留时间为30 d,半连续中温(35±1)℃的运行状态下,脱水污泥和加拿大一枝黄花联合厌氧消化的系统稳定性和厌氧消化性能。结果表明:添加黄花进行共发酵,不但降低了游离氨的浓度和VFA的积累,使系统维持更好的稳定性;而且明显改善厌氧消化性能,与污泥单独厌氧消化相比,最佳条件下单位体积甲烷产率、比沼气产率、甲烷产率分别可以提高79.5%,61.7%,29.2%。随着黄花比例的提高,VS降解率呈现出逐渐上升的趋势。R3和R2的VS降解率稍微高于R1,分别为33.8%、31.2%、30.3%。随着黄花VS比例逐渐增加到50%,沼气中的甲烷和H2S含量稍微有所下降,VFA组分中戊酸的浓度升高,而乙酸和丙酸的浓度则有所下降。     

杂多化合物脱硫化氢动力学研究

在双搅拌、无浓度梯度气液反应器中考察了磷钼杂多化合物吸收H2S过程的宏观动力学行为.结果表明,吸收剂浓度提高,脱硫效果增强,当磷钼酸钠浓度超过6.25×10-3mol/L后,单一与复配体系对H2S的吸收速率均趋恒定.从工业操作角度来看,6.25×10-3mol/L是适宜的操作浓度温度提高,吸收效果略有降低,但变化幅度不大,实际操作温度可选择常温;进气H2S浓度提高,吸收效果增强.两种脱硫体系中,以复配体系脱硫性能为优.实验测得25℃下反应器中H2S的气、液相传质系数分别为:kGH-2S =8.201×10-10kmol/(m2.s.Pa),kLH-2S=3.440×10-4m/s.吸收反应对磷钼酸钠及硫化氢的反应级数分别为0.339与1.055.     

高含固污泥厌氧消化中Fe/S及pH对原位抑硫效率影响及其交互作用

以城市污水处理厂高含固污泥为对象,分别进行了连续厌氧消化抑硫试验和消化污泥Fe(Ⅲ)投加抑硫试验,探讨不同Fe/S(摩尔比)对污泥厌氧消化中溶解态硫化物去除效率的影响以及Fe(Ⅲ)与pH的交互作用.结果表明,热水解污泥厌氧消化采用原位抑硫技术,在Fe/S(摩尔比)为7.75时沼气中H_2S含量可由170.4×10~(-6)降至14.09×10~(-6),无需进行后续处理;当pH为7.00~7.50、Fe/S为1~11时,pH为原位抑硫主要显著影响因子,提高消化池pH有利于降低Fe(Ⅲ)投加量;高含固污泥厌氧消化沼气满足H_2S利用标准时,所需最低Fe/S为7.0;当消化池pH低于7.30时,将无法通过调节Fe/S实现H_2S浓度达标排放.     

膜基吸收恶臭气体H_2S的实验研究

选甲基二乙醇胺溶液为吸收剂,聚丙烯中空纤维膜作接触器,通过单因素实验研究膜基吸收恶臭气体H2S的影响因素。结果表明,吸收剂浓度对脱硫率影响明显,适当的吸收剂浓度是保证脱硫率的关键因素;进气速率增大可以提高传质系数、增强传质,但脱硫率降低;提高进气压力可以提高脱硫率,但不如吸收剂浓度影响大;吸收剂循环使用对脱硫率影响较大,应在满足出气要求的前提下,合理控制循环次数和循环比例。对含H2S347mg/m3的进气,实验得到的适宜的脱硫条件为:进气流速0.35m3/h、压力0.1MPa,吸收剂流量0.40m3/h、浓度3mol/L。在该条件下,单级膜组件脱硫率稳定在96%以上。     

自养反硝化脱氮耦合沼气同步脱硫效能研究

污水深度脱氮问题日益突出,在实现污水深度脱氮的过程中尽可能降低运行成本更是符合目前我国的发展目标,因此,开发经济绿色的污水脱氮技术对可持续发展具有重大意义.本试验提出自养反硝化脱氮耦合沼气同步脱硫工艺,具有成本低,资源利用率高等优势.以沼气中的硫化氢作为电子供体,实现了污水中同步脱氮及沼气脱硫净化的耦合,并探究了上升流速、硫氮比对该工艺运行效能的影响.实验结果显示,以硫化氢代替硫化物作为电子供体参与反硝化,对工艺脱氮效能无明显影响,在低硝酸盐负荷条件下运行时,污水脱氮效能不受气体上升流速及硫氮比的影响,均能达到100%.而本工艺的脱硫效能受上升流速影响较小,受硫氮比影响较大.在不同上升流速下,硫化氢去除率均为100%.在硫氮比为5∶8时,硫化氢100%转化为硫酸盐;硫氮比为5∶5时,硫化氢去除率为99.1%,单质硫产率约为30%;硫氮比为5∶2,回流比为1∶1时,硫化氢去除率最高可达91%,单质硫产率为77%.本试验可为后续自养反硝脱氮同步沼气脱硫工艺参数优化及应用的拓展提供理论依据和参考.     

Anaerobic oxidation of methane coupled to sulfate reduction: Consortium characteristics and application in co-removal of H2S and methane

Anaerobic sludge from a sewage treatment plant was used to acclimatize microbial colonies capable of anaerobic oxidation of methane (AOM) coupled to sulfate reduction. Clone libraries and fluorescence in situ hybridization were used to investigate the microbial population. Sulfate-reducing bacteria (SRB) (e.g., Desulfotomaculum arcticum and Desulfobulbus propionicus) and anaerobic methanotrophic archaea (ANME) (e.g., Methanosaeta sp. and Methanolinea sp.) coexisted in the enrichment. The archaeal and bacterial cells were randomly or evenly distributed throughout the consortia. Accompanied by sulfate reduction, methane was oxidized anaerobically by the consortia of methane-oxidizing archaea and SRB. Moreover, CH₄ and SO₄^2 ? were consumed by methanotrophs and sulfate reducers with CO₂ and H₂S as products. The H₃CSH produced by methanotrophy was an intermediate product during the process. The methanotrophic enrichment was inoculated in a down-flow biofilter for the treatment of methane and H₂S from a landfill site. On average, 93.33% of H₂S and 10.71% of methane was successfully reduced in the biofilter. This study tries to provide effective method for the synergistic treatment of waste gas containing sulfur compounds and CH₄.     

厌氧生物滴滤法脱除冷煤气中硫化氢的研究

水煤气中硫化氢在燃烧时会转变成二氧化硫,对环境产生污染。文章采用厌氧生物滴滤塔法对冷煤气进行脱硫处理。因煤气对氧的严格限制,通过设计生物滴滤塔,经挂膜驯化后在厌氧条件下对浓度在1~5 g/m3左右的硫化氢进行脱除处理,考察滴滤塔运行条件对脱除效果的影响。结果表明,生物挂膜25 d后,生物滴滤塔达到稳定,喷淋液pH值为2.23,ORP值为283 mV,溶解氧为0.4 mg/L,对溶液中硫离子氧化效率达到94%。滴滤塔在液气比0.15,空塔气速0.088 m/s,pH值5.0~7.0,填料高度为82 cm,塔温为25~30℃左右时,达到较优的运行条件,此时该滴滤塔对以CO、CO2、H2和1 940 mg/m3H2S组成的模拟水煤气的脱硫效率达91.2%。     

空气注入原位去除鸡粪发酵沼气中H2S

鸡粪厌氧发酵产沼气中H₂S含量高,在发电或提纯制备生物燃气前需要对其进行去除.开展批次鸡粪发酵试验,向发酵瓶中通入微量空气,通过生物氧化作用去除H₂S.试验以连续稳定运行90d的中温厌氧罐出料为接种污泥,通入7~50mL/gVS的空气.结果表明,空气通入显著地降低了沼气中的H₂S浓度,空气通入量为30mL/gVS的实验组平均脱硫效率最高,达到62%.同时,该空气通入条件下累积甲烷产量达到335mL/gVS,相较于空白累积甲烷产量提升了78.6%.通入微量空气的生物脱硫方法具有工艺简单和高效脱除H₂S的应用前景.     

城市生活垃圾催化气化制取富氢气体的研究

采用下吸式固定床气化炉,以煅烧白云石为催化剂水蒸气气化城市生活垃圾(MSW)有机组分,在气化温度为750~950℃,S/M(水蒸气和垃圾物料进料质量比)为0.57~1.28时,探讨了催化剂种类、气化温度和S/M等因素对富氢气体成分、产氢率、潜在产氢率、低位热值和碳转化率等的影响。较高气化温度有利于富氢气体的生成,增加碳转化率和产气率,但会降低富氢气体的热值;在实验条件下,富氢气体中H2体积分数最高达53.29%,产氢率达到7.13~46.52mol/kg,潜在产氢率为55.48~90.11mol/kg;镍基催化剂催化效果优于煅烧白云石,能大幅增加H2含量,使焦油在850℃以上完全分解。     

H2O浓度对强电离放电等离子体脱硫影响研究

脱除SO2过程中,H2O起着重要作用,采用强电场电离、分解H2O,生成的强氧化剂OH·将SO2直接氧化成H2SO4。就H2O浓度对强电离放电脱硫的影响进行了实验研究。结果表明,H2O浓度的越高则SO2脱除率越高;改变H2O浓度可以在不同流量下取得相同的脱硫效果;也可以根据H2O浓度来控制等离子体反应时间从而提高脱硫效果;SO2脱除率最高可达100%。     

Cu/Al2O3低温催化氧化H2S研究

高效低成本的催化剂是低温催化氧化脱除硫化氢（H₂S）的研究重点,采用浸渍法研制了Cu/Al₂O₃催化剂,利用N₂物理吸附、XRD（X射线衍射分析）、XPS（光电子能谱）、FT-IR（傅里叶变换红外光谱）等表征手段了解催化剂的表面结构和物相结构,并开展不同温度、相对湿度、Cu负载量条件下的H₂S动态脱附以考察催化剂脱硫性能.结果表明:①催化剂是一种典型的介孔材料,且CuO和Cu₂O高度分散在催化剂表面.②FT-IR结果表明,催化剂在H₂S催化氧化过程中表面Cu_xO和表面结合水中的羟基均参与反应,且有SO₄2-的生成.③XRD、XPS结果表明,脱硫过程中有S单质和CuS的生成.④适宜的温度（50℃）和相对湿度（50%）会显著增强Cu基催化剂的脱硫性能.⑤负载量为3%的Cu基催化剂具有最佳的脱硫性能,穿透硫容量高达220.92 mg/g.研究显示,利用浸渍法可以合成低温催化氧化H₂S的高硫容Cu基催化剂.      

硫酸盐在厌氧生物过程中的行为 Ⅱ.硫酸盐还原行为及对体系抑制作用机理

采用半连续实验方法,研究了中温厌氧条件下硫酸盐的还原行为及产生抑制作用的机理.实验结果表明,SO_4~(2-)在厌氧体系中被硫酸盐还原菌(SRB)全部或部分还原为硫化物,其还原率与SO_4~(2-)累积加入浓度有关.还原产物的形态与体系中pH值有关,较高的pH值(7.6—8.4)使体系中H_3S含量下降.SO_4~(2-)对厌氧体系的抑制与SO_4~(2-)还原过程中SRB与产甲烷菌(MRB)的底物竞争及还原产物的毒性相关.前者受COD/SO_4~(2-)比值的影响,比值大于7,对厌氧体系只产生轻度抑制作用.而后者与沼气中H_2S含量有直接关系,沼气中H_3S含量小于40mg/L时,基本不产生抑制作用.     

硫酸根对有机废水厌氧生物处理的影响

利用连续流上流式厌氧污泥床在控制和不控制H_2S浓度两种情况下,考察SO_4~(2-)对有机物厌氧生物处理的影响。试验表明,硫酸根本身对厌氧处理没有毒害作用,它对厌氧处理过程的破坏主要是其还原产物H_2S造成的。在用Fe~(2+)控制H_2S的情况下,硫酸根的存在和浓度大小对出水TOC、TOC去除率、产气量、气化率无不利影响,但会使气体中甲烷含量及甲烷产率逐渐减小而二氧化碳含量及二氧化碳产率逐渐增大,