生物脱硫(BDS)是指在常温常压的温和反应条件下,利用特殊需氧、厌氧微生物(菌种)的催化作用,在人为操作情况下将原料中的H2S或有机硫化合物转化为元素硫或硫酸盐的一种工艺过程。全球能源供应日益紧张、排放标准也越来越严格,生物脱硫技术也被较广应用。目前,生物脱硫工艺的使用涉及煤炭、原油及成品油加工,废气处理厂,天然气、地热气及生物燃气净化等诸多化石能源与新型能源领域,并在化工、造纸以及采矿等工业中被较广使用,因此生物脱硫被誉为21世纪很有发展前景的新型脱硫工艺。生物脱硫产品包括:氧化铁脱硫剂、二氧化硫脱硫剂、沼气所用脱硫剂、炼油厂所用脱硫剂、羟基铁脱硫剂、羟基铁粉、粉状活性炭、惰性瓷球、活性炭脱硫剂、氧化锌脱硫剂、烟气脱硫剂、高效锰铁脱硫剂。生物脱硫产品较广应用于天然气,油气田,沼气,煤化工,焦化厂,垃圾填埋场等含硫气体的脱除。沼气生物脱硫自已含有脱硫菌生存的必备元素。新型湿法脱硫优势
生物脱硫机理:生物法净化恶臭气体的双膜—生物膜理论,此为生物法净化气体可分为三个步骤:溶解。废气与水或固体表面的水膜接触污染物溶于水中或为液相中的分子或离子,即恶臭物质由气相转移到液相,此步为物理过程亨利定律。吸附吸收,水溶液中恶臭成分被微生物吸附、吸收。从水中转移至微生物体内,作为吸收剂的水被再生复原,再去溶解新的恶臭成分。生物降解,进入微生物细胞的恶臭成分作为微生物生命活动的能源或养分被分解和利用,使污染物得以去除。进入微生物细胞内的有机物在细胞内酶作用下氧化分解,同时进行合成代谢产生新的微生物细胞。用双膜—生物膜理论解释生物法处理含硫废气时也有与以上相似的三个步骤:含硫气体与水或固体表面的水膜接触,气体中的硫溶于水成为液相中的分子或离子,硫从气相转移到液相,该过程为物理过程,遵循亨利定律。水溶液中的硫在浓度差的推动下扩散到生物膜内被微生物吸附、吸收,硫从水中转移到微生物体内,作为微生物的营养物质和能源被分解利用。厌氧沼气生物脱硫硫菌种沼气生物脱硫又称沼气生物催化脱硫。
沼气生物脱硫工艺:循环水再生系统,从脱硫塔重力流入再生池中。在再生池底部设有曝气装置。提供循环水再生所需适当的氧气。在适宜的温度、溶解氧、营养及pH等环境下,脱硫菌将循环水中的硫化物氧化成单质硫,再生池与沉淀池通过管路连通,单质硫随循环水经管路进入沉淀池。沉淀后的循环水经回流入再生池。沉淀池底部有排污口,可将沉淀下来的硫泥排至集水井。硫泥是批次出料,每24小时排一次。批次出料的优点是短时流量大,排出硫泥的效果好。生物脱硫菌的生长和脱硫过程需要适宜的温度,项目需要加热系统维持循环水在适宜的温度范围内。外部供热由客户提供。
国内外用于沼气脱硫的常见工艺有干法脱硫、PSA脱硫、化学法脱硫、生物脱硫、膜分离法脱硫等。而在沼气提纯精制生物天然气领域,主要有活性碳系或氧化铁系干法脱硫、碱洗脱硫、生物脱硫。其中,生物脱硫因为向原料气中引入了氧氮等杂质气体,因此只能用于沼气发电而不能用于沼气精制,以下就对沼气提纯中的脱硫技术及其特点进行说明:干法脱硫是通过固体脱硫剂将气态硫化物转化为固体硫化物,该法特点是设备制造简单、操作简便,净化度较高,脱硫剂可再生。但缺点是价值很低,达到饱和硫容后就须更换。通常用于气量小、硫化氢含量低,需要深度脱硫的气体脱硫,且对气温和水份有一定的要求。脱硫剂通常分为活性碳系、氧化铁系、锌锰系几类。脱硫塔多为固定床层,多塔串联使用,用过的脱硫剂可通过掺煤燃烧或厂家回收处理再利用。一体式生物脱硫需筛选更强的脱除硫化氢能力的菌株,增强单位体积的硫化氢处理负荷。
沼气湿法脱硫工艺采用碱液(NaOH或Na2CO3)与沼气逆流接触脱除硫化氢,在再生槽内通过特定的催化剂(萘醌类物质),将碱液吸收后的硫化氢催化生成单质硫、硫代硫酸盐、硫酸盐,同时碱液大部分得到再生,可继续在洗涤塔内吸收硫化氢。湿法脱硫工艺减轻了干法脱硫工艺的劳动强度,且容易放大,在不同规模的沼气脱硫工艺的被较广使用。根据催化剂的不同,湿法脱硫被分为很多种,目前效果较好的催化剂为萘醌类催化剂,此类催化剂副反应少。随着生物技术的发展,应用脱硫微生物来处理沼气中的硫化氢的技术应运而生。由于其低运行成本,很快成为研究热点。目前应用在沼气中主要的生物脱硫可大致分为两类,一类为一体式生物脱硫;另一类为分离式生物脱硫。生物脱硫技术包括生物过滤法、生物吸附法和生物滴滤法,三种系统均属开放系统。乳业行业沼气生物脱硫视频
分离出的硫化氢气体转化为固体生物硫,可作为化肥、化工等行业的原料。新型湿法脱硫优势
干法脱硫的特点:结构简单,使用方便。工作过程中无需人员值守,定期换料,一用一备,交替运行。脱硫率新原料时较高,后期有所降低。与湿式相比,需要定期换料。运行费用偏高。湿法脱硫的特点:设备可长期不停的运行,连续进行脱硫。用PH值来保持脱硫效率,运行费用低。工艺复杂需要专人值守。设备需保养。生物脱硫的特点:高效率:硫化氢去除率很高的;高适应范围:可处理硫化氢浓度也是很好的;低成本:与其它脱硫技术相比,运行成本很低;高安全性:设有多重的安全保护装置;无人值守:系统通过在线监测系统全自动运行;维护简单:少量的维护工作(如定期校正PH探头)。新型湿法脱硫优势
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