废水厌氧处理工程中沼气的脱硫及利用

摘要

沼气是一种可再生的生物资源。当下随着传统能源的日渐稀缺，沼气作为一种新型能源正在被推广使用。废水厌氧处理所产沼气中往往含有少量硫化氢，硫化氢是一种有恶臭和毒性的无色气体。它的存在不仅会威胁人类的健康，还会危害环境。同时，沼气中由于硫化氢的存在会腐蚀金属设备。所以在沼气利用之前，必须保证沼气中硫化氢浓度低于后续设备所要求的限值。因此，沼气脱硫技术的研究是开拓沼气能源利用路径的基础。生物脱硫技术由于其出众的高效率、低污染、低消耗的优点，从而成为目前研究的热点。而湿式氧化脱硫法在沼气中的应用也是研究热点。本论文主要研究结果如下:
　　1.生物脱硫小试的试验中，先利用二沉池排泥，并利用现场的脱硫塔吸收液进行污泥驯化，污泥驯化时间为10天左右，之后用排泥法进行挂膜，挂膜启动时间约为15天，试验结果表明，该挂膜法切实可行，能取得较好的挂膜效果。
　　2.在现场，保持反应器的进气量为0.1L/min，循环液pH为7，循环液喷淋量为4L/h，曝气量为1.5L/min，气水比为3∶2，系统温度为30℃时，当进气硫化氢浓度在4000ppm左右，反应器对沼气中硫化氢的去除率保持在80％以上。
　　3.生物滴滤塔去除硫化氢的稳定运行周期为4天，一方面由于循环液pH的下降，另一方面由于循环液中硫酸盐的积累，4天之后需要更换循环液以保证较好的脱硫效率。生物滴滤池反应器对硫化氢进气容积负荷缓冲能力较强。反应器能够承受短时间内的超负荷的冲击，及时根据实际负荷情况的作出调整可以较快的恢复反应器的脱硫效率。
　　4.针对现场脱硫塔吸收液中硫化物的含量情况，催化剂的选择通过氧化硫化物效率、副盐生成量、PH变化情况、生成的硫磺颗粒大小四个方面进行对比，选择栲胶+V2O5和888催化剂联用。
　　5.为保证脱硫效率，提高脱硫塔运行的经济性，需稳定工艺运行参数，主要包括NaHCO3、Na2CO3组分控制、pH的控制和脱硫液中副盐浓度的控制，其中Na2CO3浓度维持在5g/L以上，pH维持在8.5-9，副盐浓度保持在50g/L以下时，硫化氢去除率在95％左右，沼气出气浓度保持在200ppm以下。
　　6.发电系统运行期间平均月发电量约为200000kW·h。从经济效益分析，现场整个废水处理-沼气脱硫-沼气发电系统总收支能保持平衡，且有所盈余。从环境效益分析，如果以煤炭代替沼气发电以年发电240万kW·h计算，理论上沼气发电系统每年可以节省煤炭734.4t，减少1725t的二氧化碳的排放。清洁生产、节能减排效果显著。
　　7.从现场生物脱硫的试验的结果以及对循环液积累的产物分析，硫化氢的降解最终产物为硫磺和硫酸根，但是如何将反应控制在单纯的产单质S阶段或者单纯的产硫酸根阶段，受条件限制，本试验没有作进一步的研究。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 废水厌氧处理概述

1．2 沼气的组成

1．2．1 沼气中硫化氢的来源与危害

1．3 沼气利用情况

1．4 沼气脱硫处理技术研究进展

1．4．1 干法脱硫

1．4．2 湿法脱硫技术

1．4．3 生物脱硫

1．5 本课题研究的主要目的、意义和主要内容

1．5．1 研究的目的和意义

1．5．2 研究的主要内容

第二章 生物滴滤池脱硫小试试验研究

2．1 试验概述

2．1．1 试验装置和试验流程

2．1．2 反应器填料的选择

2．1．3 试验方法

2．1．4 试验分析项目和方法

2．2 脱硫污泥的驯化培养及生物滴滤池反应器的挂膜启动运行

2．2．1 试验概述

2．2．2 试验材料、装置与方法

2．2．3 试验结果与讨论

2．3 生物滴滤池反应器各参数对硫化氢去除率的影响

2．3．1 试验概述

2．3．2 进气量对硫化氢去除的影响

2．3．3 曝气量对硫化氢去除率的影响

2．3．4 pH值对硫化氢去除率的影响

2．3．5 喷淋量对硫化氢去除率的影响

2．3．6 温度对硫化氢去除率的影响

2．4 生物滴滤塔反应器的稳定运行周期的研究

2．5 生物滴滤塔反应器的负荷冲击的研究

2．6 生物脱硫反应原理

2．7 本章小结

第三章 沼气湿式氧化脱硫工艺工程应用的研究

3．1 安徽某污水处理厂沼气湿式氧化脱硫工艺运行情况及催化剂的选择

3．1．1 安徽某污水处理厂及其沼气处理情况简介

3．1．2 脱硫催化剂的选择

3．2 脱硫工艺主要构筑物设计及说明

3．2．1 吸收塔和富液槽

3．2．2 再生塔

3．2．3 贫液槽和硫沫分离池

3．3 沼气脱硫的监测及分析方法

3．4 稳定工艺脱硫效率的条件

3．4．1 NaHCO3、Na2CO3组分控制

3．4．2 pH的控制

3．4．3 副盐含量的控制

3．5 本章小结

第四章 沼气的利用

4．1 沼气的综合利用

4．1．1 沼气作为燃料

4．1．2 沼气发电

4．2 厌氧处理产沼气发电系统工艺

4．2．1 厌氧产气单元

4．2．2 脱硫单元

4．2．3 发电单元

4．3 系统运行效果分析

4．3．1 产沼气装置运行情况

4．3．2 沼气发电装置运行情况

4．4 系统运行经济性分析

4．5 系统运行环境效益分析

4．6 本章总结

第五章 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

致谢

作者简介