Главная > О Биогазе > Книги о биогазе > Биогазовые установки. Практическое пособие > Очистка от серы биогаза

Очистка от серы биогаза

Очистка биогаза от серы вместе с обезвоживанием биогаза являются важнейшимим шагами по устранению коррозии. При этом сероводород происходит преимущественно от протеиносодержащих субстратов, в которых их количество колеблется между 0,02 и 0,5 объемных процента. (в отдельных чрезвычайных случаях до 1,5%). Можно принимать следующие меры по очистке от серы:

  • Химико-физический метод.
    • а) добавление в бродильный субстрат солей железа
    • б) адсорбирование железосодержащими субстратами (сухой фильтр)
    • в) фильтр из активированного угля
  • 2. Биологический метод
  • 3. Комбинированный метод

Химико-физический метод

  • Добавление солей железа

Путем добавления солей железа происходит образование тяжело растворимых соединений сульфида жаелеза (сернистого железа), при чем в качестве коагулянта применяют хлорид железа, сульфаты железа, гидроксид железа. При правильном использовании можно получить хороший очищающий эффект и понизить содержание H2S до уровня менее чем 50 ppm.

Поскольку соли железа часто образовываются как побочный продукт производства стали или химической продукции, необходимо обратить внимание на содержание тяжелых металлов. В отдельных случаях применение соли железа более рационально из-за существенного уменьшения риска коррозии техники.

  • Адсорбирование железосодержащими субстанциями (сухой фильтр)

Для установок эпохи 1 и 2 биогазового движения очистка от серы проводилась, если вообще проводилась, при помощи гидроксида железа путем проведения химической реакции. Таким до гранул спрессованым материалом наполнялись цилиндрические резервуары, через которые пропускали биогаз. Благодаря реакции H2S с гидроксидом железа образовывался сульфид железа. Его можно регенерировать при помощи продувания несколько раз воздухом, при этом сепарируется элементарная сера. Из-за проблем с утилизацией наполненных серой цилиндрических резервуаров, по причине слишком высоких затрат и по причине высоких затрат на обслуживание этот метод в настоящее время почти не применяется.

  • Фильтр из активированного угля

При использовании этого метода биогаз пропускают через реакционный резервуар с йодированным активированным углум. Активированный уголь позволяет очищать до уровня ниже 1 ppm H2S, хотя для этого и нужны предварительные ступени очистки чтобы держать затраты на активированный уголь на низком уровне. Полностью загрязненный уголь приходится удалять. Преимуществом является то, что кроме H2S, этот метод позволяет очистить от силоксанов и галогенных соединений.

Биологический метод

На сегодняшний день очистка от серы биологическим методом путем направленного нагнетаниянебольшого количества воздуха в газовую камеру ферментатора получила очень широкое распостранение. Благодаря деятельности серных бактерий (sylfobakter oxydans) при подаче воздуха, сероводород превращается в элементарную серу, а также серные кислоты и воду. При этом сера выпадает в виде желтоватого осадка на поверхности субстрата и при вносе в грунт используется в качестве питательного вещества для растений.

Этот эффект был впервые открыт Райнхардом Хеннингом на биогазовой установке с пленочным колпаком и уплотнением из резинового кольца в Феркесседугу (Берег Слоновой Кости), которая была построена в 1982 г. в рамках проэкта Общества технической помощи Германии (GTZ). В этом случае количество поступаемого воздуха ограничивалось уплотнительным кольцом, которое прижимало пленочный колпак к ферментатору. Путем проведения серии замеров и экспериментов удалось более подробно изучить этот многообещающий метод очистки от серы в 1986 г. 

В 1990 г. в Германии начали этот метод внедрят на практике. Результаты замеров на многих биогазовых установках были сведены в отчете Херманнсдорфского общества развития технологий под названием «Очистка биогаза от серы – практический опыт с биокаталитическими методами очистки от серы».

Нагнетание воздуха происходит при помощи небольшого компрессора, напр. при помощи диафрагменного насоса или компрессора (Изобр. 5.5). Если установка большая и одного насоса будет не достаточно, то подключают два или более параллельно.

5.5: Дозированная подача воздуха для очистки биогаза от серы.

При правильном дозировании степень очистки от серы может достигать до 95%. Количество нагнетаемого воздуха настолько мало, что не может образоваться горючая или взрывоопасная смесь, даже если производство биогаза временами будет падать.

Необходимо выполнить следующие условия для функционирования этого метода:

  • Бактерии должны содержаться в самом субстрате, а не внедряться в него извне.; они нуждаются в воздухе для преобразовать сероводород в элементарную серу, а также площадь для заселения, которая должна быть влажной и пребывать в теплой среде с поступлением питательных веществ. В качестве площади заселения выступают внешние стенки фенрментатора и поверхность субстрата, причем 1 м² поверхности защитывается как 20 м³ биогаза.
  • Согласно существующим результатам исследований, количество нагнетаемого воздуха должно составлять 3-5% от количества выработанного биогаза. Меньшее и большее количество ухудшает эффект, если количество меньше, то очистка будет на низком уровне, а если большее, то ухудщится качество газа из-зи высокого содержания воздуха и усилится образование серосодержащих кислот.
  • Метод зависит от температуры. При низких температурах возникает потребность в болшьих площадях заселения, такие, как имеют биогазовые установки накопительного типа.
  • Процесс очистки от серы очень быстро реагирует на изменения в концентрации кислорода. Включение и выключение компрессора уже через пол дня имеет эффект на содержание H2S в биогазе. По этой причине насос должен работать непрерывно, а не с интервалами.
  • Слизь из серы, бактерий, воды и частиц субстрата легко смыть, если она откладывается не непосредственно на субстрате, а в трубах. В отдельных случаях она может иметь очень кислую реакцию.
  • Для хорошей очистки недопустимой является беспрерывная выработка газа, поскольку дозирование подачи воздуха должно соответствовать средней выработке газа.

Описанный выше метод применяется приблизительно на 90% биогазовых установок. Причиной для этого в первую очередь является простое устройство, которое при праильном применении дает достаточную очистку до 100 ppm H2S биогаза, а также небольшие затраты на приобретение и обслуживание.

Очистку от серы можно также проводить отдельно в биофильтре или газопромывателе. Такие отдельные аппараты, как правило, устанавливают между бродильным резервуаром и газонакопителем. Через насадку, на которой поселяются бактерии, пропускают биогаз. Подача промывной жидкости происходит по принципу встречного потока.

Промывная жидкость, смесь из субстрата и натронового щелока (для стабилизации уровня рН), дает влагу и питптельные вещества, а также смывает элементарную серу, которую можно использовать в качестве удобрения. Преимуществом этого варианта является то, что в ферментатор не попадает кислород и при равномерной концентрации газа и H2S в свежем газе, можно получить хорошие результаты (Изобр. 5.6).

5.6: Схема внешней системы очистки от серы.

Комбинированный метод

Комбинация из химико-физического и биологического метода очистки применяются в первую очередь там, где требуется почти чистый газ с примесями не более 5 ppm, как например это требуется в случае подачи в газоцентрали или при использовании биогаза в топливных элементах или в качестве топлива. По причине высоких затрат и дорогостоящей технологии, этот метод не получил большого признания в производстве биогаза на сельскохозяйственных установках.

Очистка газа

Молекулярные сита из керамики позволяют производить из биогаза чистый метан, для этого из смеси фильтрами улавливаются углекислый газ, водяная пара и также сероводород. Если молекулярные сита перегружены этими веществами, то их можно очистить при помощи продувания воздухом. На практике такой способ едва ли применяется, но в будущем он может пригобрести существенно большее значение, если возникнет потребность в производстве чистого метана для применения как топливного элемента.


Включите JS

Часть чистой прибыли нашей компании, поступает в фонд помощи детям:

Фонд "Руки Добра"