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２００７年第６期
新能源产业
０　引 言
沼气中含有微量的硫化氢。

它是一种强烈的神经毒物，其毒性与氰酸气体相当。

沼气燃烧时，其中的硫化氢还会转化为腐蚀性很强的亚硫酸气雾，污染环境和腐蚀设备。

因此，为了防止硫化氢造成的危害，在沼气利用之前必须要进行脱硫。

目前，国内广泛采用的沼气脱硫工艺为氧化铁，这种方法应用广泛并且积累了很多经验［１，２］。

但其主要缺点有投资大、脱硫成本高、再生困难以及造成二次污染等。

近年来，沼气生物脱硫法作为一项新技术［３］，具有处理效果好，设备简单，投资及运行费用低，安全性好，无二次污染，易于管理等优点，受到了广泛的关注。

目前，在许多发达国家，生物脱硫技术和设备的开发已经实现了商品化［４］。

在国内，生物脱硫去除废气的研究还处于起步阶段［５］。

本试验对生物滴滤塔进行沼气脱硫的适宜条件和净化机理进行了研究。

１　试验部分
１．１ 试验装置
试验装置流程见图１，由填料塔、气体循环系统和液体循环系统以及硫化氢发生器装置组成。

反应器为生物滴滤塔，　由直径６０ｍｍ、高７００ｍｍ的有机玻璃材料制成，其中填料层高度为４００ｍｍ，两层中间有１００ｍｍ的隔层。

由于陶粒有较大的比表面积、高水分
持留能力、高空隙率、一定的结构强度、价格便宜、易于购买等优点，所以试验中选用陶粒作为填料。

生物滴滤塔顶端有液体喷淋装置，营养液自顶端流入、喷淋到填料上，顺着填料层流下，最后由塔底进入循环水箱，再由循环水泵打回到塔顶。

待处理的气体由塔底进入生物滴滤塔，在上升的过程中与生物膜接触被净化，净化的气体由塔顶排出。

１．２ 分析方法
Ｈ２Ｓ：硫化氢气体检测管；ｐＨ值：ＨＩ　９２２４　便携式酸度计；液体流量：液体流量计；气体流量：气体流量计。

２　结果与分析
２．１ 进气量对填料塔去除Ｈ２Ｓ效果影响
试验在循环液为４Ｌ／ｈ，进气浓度分别在５００ｍｇ／ｍ３、
生物滴滤塔去除沼气中
硫化氢的研究
■　王　冰，李文哲
（东北农业大学工程学院，哈尔滨，１５００３０）
摘　要：对生物滴滤塔去除沼气中的硫化氢气体进行了研究，并对影响生物滴滤塔的相关因素以及运行原理作了分析。

生物滴滤塔具有较高的Ｈ２Ｓ去除能力，对沼气工业化后处理部分具有指导意义。

关键词：沼气；Ｈ
２Ｓ；生物滴滤塔
图１ 试验流程图
２００７．０６　Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
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S p e c i a l R e p o r t s
７００ｍｇ／ｍ３、１１００ｍｇ／ｍ３的条件下，对生物滴滤塔的脱硫效果进行了研究，如图２～４。

在进气浓度小于３００ｍｇ／ｍ３时，生物滴滤塔基本保持１００％的去除率。

在进气浓度为５００ｍｇ／ｍ３、７００ｍｇ／ｍ３时，各种填料还可以保持在９５％以上的去除率。

当进气浓度升到１１００ｍｇ／ｍ３时，去除Ｈ２Ｓ效果下降明显，并且出气口可以闻到明显的味。

生物膜填料塔去除硫化氢气体主要依靠生物膜中的微生物对污染物的吸附、吸收和氧化分解来实现。

在生物滴滤塔体积一定的情况下，当入口气体浓度小于微生物的临界浓度时，生物滴滤塔能有效去除硫化氢。

所以生物滴滤塔的设计必须考虑适宜的进气浓度以及生化去除量，才能保证净化的沼气达到标准。

２．２ 进气浓度对填料塔去除Ｈ２Ｓ效果影响
试验在循环液为４Ｌ／ｈ，气体流量为１００ｍ３／ｈ的情况下，对不同填料的脱硫效果进行了比较（如图５）。

当进气浓度＜１３００ｍｇ／ｍ３时，生物滴滤塔去除Ｈ２Ｓ效果都非常显著，去除率在９８％以上。

随着浓度的增加，生物滴滤塔去除Ｈ２Ｓ效果已经有明显的下降趋势，去除率降至８８％。

分析原因，是因为随着浓度的增加，进气负荷逐渐增加，硫化氢在反应器内的
停留时间变短，一部分Ｈ２Ｓ气体来不及被填料上的生物膜吸收、降解，就已经通过反应器，从而影响了去除效果。

２．３ 空塔停留时间对填料塔去除Ｈ２Ｓ效果影响
停留时间对净化效率的影响如图６。

如图所示，随着停留时间的增加，生物滴滤塔的净化效率逐渐增加。

这是因为当气体在塔内停留时间较短的时候，气相中的硫化氢尚未跟液相充分接触就被带到塔外。

随着气体停留时间的增加，气相与液相接触的时间增加，有利于气相和液相之间的传质，有利于生物膜捕获、吸附、降解硫化氢，净化效率随之增加。

图２ 进气浓度５００ｍｇ／ｍ３时，生物滴滤塔的Ｈ２Ｓ去除率
图３ 进气浓度７００ｍｇ／ｍ３时，生物滴滤塔的Ｈ２Ｓ去除率
图４ 进气浓度１１００ｍｇ／ｍ３时，生物滴滤塔的Ｈ２Ｓ去除率
图５ 在不同进气浓度时生物滴滤塔的Ｈ２Ｓ去除率
图６ 在不同空塔停留时间，生物滴滤塔的Ｈ２Ｓ去除率
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２．４ 喷淋量对填料塔去除Ｈ２Ｓ效果影响
试验在进气浓度为１１００ｍｇ／ｍ３、气体流量为１００ｍ３／ｈ的情况下，对生物滴滤塔的脱硫效果进行了比较（如图７）。

随着喷淋量的增大，填料的去除率先增加后减少，并且开始时增加得比较迅速，后期下降时速度减缓。

在生物催化氧化处理Ｈ２Ｓ时，增加循环液的喷淋量，不仅提高了Ｈ２Ｓ在液相中的溶解量，补充了新的活性细菌。

同时水流产生的剪切作用剪薄了生物膜表面附着的水的厚度，有利于Ｈ２Ｓ、溶解氧以及代谢产物的传质，促进了生物膜对Ｈ２Ｓ的生化降解。

但若液体喷淋量过大，与气液接触不好，并且对生物膜的冲刷作用加大，可能使生物膜脱落，净化效
率下降。

２．５ 生物滴滤塔对沼气脱硫的效果
试验利用本实验室所产的沼气，对生物滴滤塔的脱硫效果进行了比较（如图８）。

由于沼气中含有的Ｈ２Ｓ的浓度不高，并且气体流量不大，所以各种填料的脱硫效果均很明显，基本保持在９９％以上。

３　结 论
通过以上试验得出如下结论：
（１）采用生物滴滤塔进行沼气脱硫是可行的，可以有效去除Ｈ２Ｓ，具有环保、高效、快速的优点。

（２）在脱硫塔设计的时候，要充分考虑脱硫塔的容积负荷、喷淋量等相关因素，这样才能保证后期生物脱硫塔稳定高效地运行。

　
参考文献
［１］　王　睿，石　冈，魏伟胜等．工业气体中Ｈ２Ｓ的脱
除方法一发展现状与展望［Ｊ］．　天然气工业，１９９９，　１９（３）：　８４－９０．
［２］　Ｋｏｈｌ　Ａ　Ｌ，Ｒｉｅｓｅｎｆｅｌｄ　Ｆ　Ｃ．　Ｇａｓ　Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＦｏｕｒｔｈＥｄｉｔｉｏｎ）［Ｍ］．　Ｈｏｕｓｔｏｎ　Ｔｅｘａｓ：Ｇｕｌｆ　Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ，１９８５．
［３］　国外气体脱硫新技术［Ｍ］．　重庆：科学技术文献出版社重庆分社，１９８１．
［４］　Ｆｒａｎｃｋｗｉａｋ　Ｓ，Ｎｉｔｓｃｈｋｅ　Ｅ　Ｅ　．　Ｎｅｗ　ｇａｓ　ｔｒｅａｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ［Ａ］．　Ｈｙｄｒｏｃ．　Ｐｒｏｃ［Ｃ］，　１９７０，４９（５）： １４５－１５０．
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［６］　Ｇｕｓｔａｆｓｏｎ　Ｋ　Ｊ，　Ｈｅａｌｅｙ　Ｍ　Ｍ．Ｒｅｍｏｖａｌ　ｈｙｄｒｉｇｅｎ　ｓｕｌ－ｆｉｄｅ　ｆｒｏｍ　ｎａｔｕｒｅ　ｇａｓ／ｃａｒｂｏｎ　ｄｉｏｘｉｄｅ　ｍｉｘｔｕｒｅｓ　ｗｉｔｈ　ｍｏｌｅｃｕｌａｒｓｉｅｖｅｓ［Ａ］．　Ｐｒｏｃ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｇａｓ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ］．　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＯｋｌａｈｏｍａ，　１９６８．
［７］　傅　钟．　固定化微生物处理恶臭物质工艺的研究［Ｊ］．上海：同济大学，１９９７．１．
［８］　黄　兵，李晓梅，孙　石，等．　生物膜填料塔净化低浓度硫化氢恶臭气体研究［Ｊ］．　环境科学与技术，１９９９．　１１．
［９］　陆继来，尹协东，夏明芳等．　生物法净化低浓度工业废气的技术进展［Ｊ］．　污染防治技术，２００６．８．
９８２—），女，黑龙江人，硕士研究生，主要从事沼气后处理部分的研究。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｂｉｎｇ１１５＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ
通讯作者：李文哲（１９５５—），男，黑龙江人，教授，工学博士，博士生导师，主要从事沼气工业化生产和沼气商品化方向的研究工作。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｗｅｎｚｈｅ９＠１６３．ｃｏｍ
图８ 填料去除沼气Ｈ２Ｓ的去除率
图７ 在不同喷淋量下生物滴滤塔的Ｈ２Ｓ　去除率。