沼气特性研究

沼气是有机物质发酵，通过微生物作用分解生成产物，可作为内燃机燃料。生产沼气原料广泛，城市居民中化粪池、有机污水、制药厂等下脚料等，可在密封池发酵生成沼气。树叶等经腐败密封发酵可生产沼气。密封发酵分为自然与加温发酵，前者发酵需 30~60 天产生燃用沼气。后者对发酵池加温到 29~39℃温度加速发酵，有机物生物转化过程复杂，要满足微生物生活条件才能制取沼气。沼气成分随着发酵条件变化。沼气消化

器处于稳定发酵阶段，成分为甲烷 50%~70%，含有少量 CO、H2S 等气体。沼气中硫化氢含量少，低于 0.01% 可不经处理进入发动机燃烧 ；含量超过 0.01% 需经脱硫处理才能进入发动机，否则产物将腐蚀发动机零部件，为***发动机长期可靠燃用沼气，应对沼气进行脱硫处理。沼气中可燃气体由于升温，不稳定氧化反应引起燃烧，沼气着火点然温度为 650~750 ℃。沼气中 CO2成分增加，着火温度高于甲烷，沼气燃烧时比空气燃烧着火温度低。影响着火浓度极限因素包括混合气体压力等。国家环境卫生标准规定 H2S 气体含量空气中不得超过 0.0001 mg/L；H2S 含量达 0.6 mg/L 时 1 h 内致人死亡。从人畜安全角度考虑，沼气净化非常重要。大中型沼气工程技术是治理畜禽养殖业污染有效措施。沼气从厌氧发酵装置产出携带大量水分，具有较高的湿度，由于温度变化露点降低，水蒸汽存在降低沼气热值。水遇硫化氢加速金属管道及流量计的腐蚀。沼气中硫化氢烧生成 SO2，与水蒸气结合生成亚硫酸，造成对大气环境污染。利用沼气发电时，二氧化硫等含硫杂质腐蚀柴油机机件。沼气热能利用设备品种不断增多，如烧锅炉，暖房等生产领域，向产品系列化发展。对沼气净化，脱除冷凝水等杂质非常必要。

湿法络合铁催化脱硫

络合铁脱硫原理是 H2S 被 Fe3+络合物氧化成单质硫，Fe2+与 O2氧化再生，络合铁脱硫工艺采用双塔脱硫，

反应方程式为：

 H2S+1/2O2→ H2O+S，

通过铁离子催化剂完成，吸收部分反应式为 H2S（l） H++HS-，

H2S（g）+H2O H2S(l)+H2O，

HS-+2Fe3+→ 2Fe2++H++S。

H2S 气体与碱性反应生成 HS-，与 Fe3+反应还原为 Fe2+。

H2S（g）+2Fe3+→ 2H++S+2Fe2+.

1/2O2(l)+H2O+2Fe2+→ 2OH-+2Fe3+。

沼气在脱硫塔内与脱硫液反应瞬间脱硫，然后进入气水分离器完成气水分离。脱硫富液返回再生槽内，脱硫富液与罗茨风机鼓入的空气充分接触反应，使得络合铁吸收剂富液中的二价铁被氧化为三价铁，氧化后溶液再由再生区进入沉降区，利用脱硫液体与硫磺密度差而实现沉降分离。分离了硫磺颗粒的脱硫吸收剂经吸收泵送回至脱硫塔循环使用，反应器底部的硫磺浆则通过硫磺浆泵送至压滤机进行固液分离。

3  生物脱硫

生物脱硫工艺可分为三个单元 ：

①洗涤塔 ；

②洗涤液生物再生反应器 ；

③单质硫分离器。

    碱性的生物洗涤液从洗涤塔顶部喷出，与从洗涤塔底部进入的含硫化合物（主要 H2S）气源逆流接触，高效吸收 H2S。含有硫化物的富液从洗涤塔底部流入生物再生反应器，通过脱硫微生物的生物处理，完成碱性的生物洗涤液再生。单质硫从单质硫分离器中以颗粒沉淀的方式分离出生物脱硫系统。生物脱硫工艺属于分离式生物脱硫工艺，不引进空

气、氧气等外源性气体，沼气的热值保持不变，可以用于生活垃圾、餐厨垃圾厌氧消化产生的沼气、天然气、工业废气中 H2S 的清除。缺点是过程不易控制，条件要求苛刻，微生物对环境十分敏感，主要包括温度、p H 值、营养液的浓度等要求较高，过高过低都会抑制其生长。

4  结语

综上所述，干湿法为传统化学方法，目前是我国沼气工程采用的主要手段，湿法脱硫具有效***、投资相对较高，运行成本低的特点，综上各种脱硫工艺都有其优缺点存在，干法由于存在二次污染等问题，具有被湿法脱硫技术取代趋势。H2S 净化湿法脱硫技术是具有发展前景的脱硫技术。解决各种脱硫工艺存在的缺点是未来重点发展方向和研究热点。