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随着化石燃料的锐减和环境污染的加剧,生物质能作为一种可再生的绿色能源备受关注。沼气是生物质在厌氧条件下经微生物发酵生成的一种可燃性气体,主要组分是CH4和CO2,同时含有少量的H2S等。H2S的存在,严重影响了沼气的后续利用。沼气原位脱硫工艺是较为新型的脱硫技术,可直接在发酵过程中脱除沼气中的H2S,具有工艺简单,操作方便,投资少等优点。
本文以德青源公司的鸡粪为原料发酵,采用沼气原位脱硫工艺脱除沼气中的H2S,解决高浓度H2S沼气的脱硫净化问题。首先确定了最佳的鸡粪发酵条件,以TS浓度7%、沼液浓度35%配制发酵液,以温度37℃,振荡器转速130r/min进行发酵。考察FeCl2、FeCl3、Fe(OH)3、Fe2O3和FeSO4五种脱硫剂的脱硫性能和对微生物发酵性能的影响。研究表明,FeCl2、FeCl3和Fe(OH)3脱硫效果好,脱硫率最高可达98%以上,且适量的浓度可促进微生物的产气性能,可作为沼气原位脱硫剂使用。
通过数据分析,确定脱硫荆用量,用于5L发酵装置。沼气原位脱硫剂可分为两部分作用,一部分为H2S脱除反应量,另一部分为H2S脱硫规格需要的脱硫剂浓度,通过此方法确定的脱硫剂用量。研究表明,FeCl3、Fe(OH)3和FeCl2实验H2S浓度分别为180.3μg/g、89.4μg/g和163.0μg/g,与预算脱硫规格十分接近,此脱硫剂用量的确定方法完全可行。
通过热力学数据,计算脱硫剂的理论脱硫精度。研究表明,受沼气中高浓度CO2的影响,FeCl2的理论脱硫精度为13.6μg/g,Fe(OH)3和FeCl3同为Fe3+参与的脱硫反应,其理论脱硫精度相同,可将H2S脱除至1μg/g以下,Fe2+/Fe3+实验最高可将H2S浓度降低至17.9/4.8μg,g,实验结果接近于理论值。