沼气生物脱硫技术

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。 　　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。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。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-： 　　因而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。 　　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。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，x i惯H2S浓度规模50ppmv～100vol.%，压力规模1～100barg，具有很高的灵活性，能x i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**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。 　　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。