微氧法原位脱除沼气中硫化氢的实验研究

【摘要】：沼气是一种可再生的清洁能源,利用沼气替代其它不可再生的能源可缓解能源危机,保护自然环境。但沼气是一种混合气体,一般含CH460～70％,C0230～40％,少量的水汽、NH3、H2S等杂质,其中H2S的危害较大。故沼气利用前需进行脱硫处理。 本文以稻草秸秆、青草、稻草秸秆与餐厨垃圾的混合物为发酵原料,以沼液为接种物,在中温发酵(35±1℃)与高温发酵(55±1℃)条件下,以微氧法原位脱硫技术(往厌氧发酵罐内通入微量O2或空气)作为沼气脱硫技术,在对照组(R0)与试验组(R1-R7)中分别通入理论02或者空气量的0倍、0.5倍、1.0倍、2.0倍、3.0倍、4.0倍、5.0倍、10.0倍,以探索中温发酵或高温发酵条件下微氧法原位脱硫技术的可行性,微氧法原位脱硫技术的适用性以及发酵产气规律的差异性,不同的氧源对微氧法原位脱硫技术的影响等。 实验结果表明：微氧法原位脱硫技术对于脱除沼气中的H2S是可行的,并且适用于不同的发酵原料、不同的发酵温度(35±1℃,55±1℃)、不同的氧源。微量空气或02的通入不会影响厌氧发酵的正常进行,产气水平和CH4含量没有明显变化。较合适的02或者空气通入量为理论02或者空气量2.0倍、3.0倍或4.0倍,此时沼气中残留的H2S浓度较低,脱硫效率高,可达92%以上,而且脱硫后的沼气中02含量可控制在0.5%以下,符合标准要求。 虽然微氧法原位脱硫技术适用于不同的发酵原料,并且同时适用于中温发酵与高温发酵。但对于不同的发酵原料与发酵温度,在发酵产气规律方面存在差异性,相较于以稻草秸秆为发酵原料的厌氧发酵,以青草或者稻草秸秆与餐厨垃圾的混合物为发酵原料的厌氧发酵能更快地达到产气高峰期,而且在产气高峰期的日产气量以及累计产气量也有一定程度地提高,所产的沼气中H2S含量也较高,而青草较稻草秸秆与餐厨垃圾的混合物更甚。高温发酵产气速率较中温发酵快,能较快达到产气高峰期,产气量也较中温发酵大。中温发酵条件下,沼气中CH4含量有一个逐渐上升达到最大值,最后趋于稳定的过程；而在高温发酵条件下,从发酵初期到发酵后期CH4含量基本维持在一个稳定值。 微氧法原位脱硫技术适用于不同的氧源,但以空气为氧源,处理后沼气中的N2含量相较于02为氧源时高。沼气中N2含量高会使沼气总体的热值降低,影响沼气的综合利用效率。但如果对沼气的热值要求不高的沼气利用方式(例如发电等),则以空气为氧源采用微氧法原位脱硫技术能够降低成本,不失为一种合理的沼气脱硫方法。 【关键词】：沼气 硫化氢 微氧 稻草秸秆 青草 餐厨垃圾
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X701.3
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 前言11-14
• 1.1 课题背景与意义11-12
• 1.2 研究内容12-13
• 1.3 实验难点与创新点13-14
• 1.3.1 实验难点13
• 1.3.2 实验创新点13-14
• 第二章 文献综述14-31
• 2.1 沼气发酵简介14-19
• 2.1.1 沼气发酵过程14-15
• 2.1.2 沼气发酵的微生物种类15
• 2.1.3 沼气的综合利用15-19
• 2.1.3.1 沼气在农业生产上的利用15
• 2.1.3.2 沼气在工程上的利用15-17
• 2.1.3.3 国内外沼气利用现状17-19
• 2.2 沼气中H2S的去除方法19-31
• 2.2.1 湿法脱硫19-22
• 2.2.1.1 碱性液体吸收法19-20
• 2.2.1.2 PDS法20-21
• 2.2.1.3 HPAS氧化—空气再生法21-22
• 2.2.1.4 其它湿法脱硫技术22
• 2.2.2 干法脱硫22-24
• 2.2.2.1 氧化铁干式脱硫法22-23
• 2.2.2.2 活性炭法23
• 2.2.2.3 膜法23-24
• 2.2.2.4 其它干法脱硫技术24
• 2.2.3 新兴的脱硫方法24-29
• 2.2.3.1 生物脱硫24-26
• 2.2.3.2 原位脱硫26-28
• 2.2.3.3 废水脱氮与沼气脱硫耦联工艺28-29
• 2.2.3.4 三氯化铁吸收—电化学再生脱硫29
• 2.2.4 小结29-31
• 第三章 实验部分31-41
• 3.1 实验主要材料及仪器31-32
• 3.1.1 实验材料31-32
• 3.1.2 实验仪器32
• 3.2 实验装置及流程说明32-35
• 3.2.1 微氧法原位脱除沼气中H_2S的实验装置图32-33
• 3.2.2 微氧法原位脱除沼气中H_2S的实验工艺流程说明33
• 3.2.3 微氧法原位脱除沼气中H_2S的实验具体步骤33-35
• 3.3 实验影响因素及条件控制35-36
• 3.3.1 实验影响因素35
• 3.3.2 实验条件控制35-36
• 3.4 分析方法及数据处理36-41
• 3.4.1 分析方法36-41
• 3.4.1.1 TS、VS的测定36-37
• 3.4.1.2 沼气日产量、累积产量的测定37
• 3.4.1.3 沼气中O_2、N_2、CH_4、CO_2含量的测定37
• 3.4.1.4 沼气中H_2S含量的测定37-41
• 第四章 微氧法原位脱硫技术的可行性研究41-49
• 4.1 引言41
• 4.2 结果与讨论41-48
• 4.2.1 不同O_2通入量下H_2S的去除效率以及O_2残留量41-44
• 4.2.2 不同O_2通入量下日产气量、累积产气量及甲烷含量的变化情况44-48
• 4.2.2.1 不同O_2通入量下日产气量、累积产气量的变化情况44-47
• 4.2.2.2 不同O_2通入量下CH_4含量的变化情况47-48
• 4.3 小结48-49
• 第五章 微氧法原位脱硫技术对不同发酵原料的适用性研究49-63
• 5.1 引言49-50
• 5.2 结果与讨论50-62
• 5.2.1 不同O_2通入量下H_2S的去除效率以及O_2残留量50-54
• 5.2.2 不同O_2通入量下日产气量、累积产气量及甲烷含量的变化情况54-62
• 5.2.2.1 不同O_2通入量下日产气量、累积产气量的变化情况54-60
• 5.2.2.2 不同O_2通入量下CH_4含量的变化情况60-62
• 5.3 小结62-63
• 第六章 不同的氧源对微氧法原位脱硫技术的影响63-68
• 6.1 引言63
• 6.2 结果与讨论63-67
• 6.3 小结67-68
• 第七章 结论与展望68-70
• 7.1 结论68-69
• 7.2 展望69-70
• 参考文献70-75
• 致谢75-76
• 攻读学位期间发表的学术论文目录76

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