德国沼气脱硫工艺这么做……
目前，德国最常见的沼气利用途径是将其就地转化成电能，但大多数情况下需要使用内燃机驱动发电机实现。同时，沼气也可用作气体微涡轮、燃料电池、斯特林发动机中的燃料。但一般说来，沼气工程产生的沼气不可以被直接利用，因其含有各种不同的成分，如硫化氢。故需要通过脱硫净化处理，才可进行发电、燃烧等综合利用。

“沼气脱硫根据其应用可分为生物、化学和物理脱硫法，或分为粗脱硫和精脱硫。目前主要几种脱硫方法如下：
方法01发酵罐内生物脱硫
发酵罐内生物脱硫是利用硫细菌在有氧环境下将硫化氢转化成硫单质，硫单质则随着发酵罐底物排出。因硫细菌无处不在，所以发酵罐内无需单独添加，所需的氧气则可使用如小型压缩机向发酵罐内吹入空气获得。通过生物脱硫获得的沼气质量通常足以用于热电联产机组的燃烧。
但由于该种方法很难去除沼气成分中的氮气与氧气，影响沼气燃烧的品质，所以此种方法提纯出的沼气不适合作为天然气的替代物。
特性
空气供应量为沼气量的3%-6%
适宜性
不适宜后续注入天然气管道
适用于所有顶部有足够的储气空间的发酵罐
优势
性价比高
不需要化学药剂
维护少，技术可靠
硫单质落入沼肥，最终施用在农田作为化肥
劣势
与硫化氢实际产生量无关
不可能选择性优化硫化氢的去除
加入氧气后可能会影响发酵工艺和甲烷氧化
储气空间的昼夜及季节温度变化对脱硫效果不利
不能根据沼气质量波动及时响应
发酵罐内易被腐蚀及具有生成爆炸气体的危险
不适用用于沼气提纯至天然气
降低了沼气的热值
特殊考虑
通常现有表面积不足以满足脱硫需要，需要为脱硫细菌生长提供额外的附着表面
通过沼气分析仪Gasboard-3200系列监测设备连续监测硫化氢浓度，以控制氧气供应，可以优化脱硫工艺控制
设计
小型空压机或气泵配合下游的阀门和流量计（如超声波流量计BF-3000）以手动控制空气流量
维护
几乎不需要
方法02外部生物脱硫——滴滤工艺
滴滤工艺可弥补发酵罐内沼气脱硫的不足，实现高达99%的脱硫率，剩余气体中的硫含量少于50mL/L。但由于大量空气的进入使得空气含量约为6%，因此该方法不适用于生产生物甲烷。
特性
脱硫率超过99%
适用于所有规模的沼气工程
适宜性
所有生产沼气的系统
粗脱硫
不适合注入天然气管道
优势
可按照实际硫化氢的产生量设计规模
硫化氢去除可以通过控制营养物、空气供应和温度进行选择性的自动优化
氧气不进入发酵罐内，不影响发酵工艺
无需化学药剂
设备改造方便
如果设计规模足够大，产气量的短期波动不会影响处理后的气体质量
劣势
单独的处理单元及其相关费用
需要过量提供氧气
特殊考虑
外部脱硫单元
设计
反应塔、罐或其他容器采用塑料或钢制，独立单元，里面充满滤料，有时使用生物乳液反冲洗
维护
长时间的运行后，需更新生物乳液或替换滤料
方法03生化沼气洗涤——生物洗涤
与内部生物脱硫与滴滤工艺不同，生物洗涤是唯一能将沼气提纯到天然气质量的生物工艺。生物洗涤工艺包括两级，第一级是一个填料塔(通过稀苏打溶液吸附硫化氢)、一个生物反应器(使用空气中的氧气再生洗涤液)，以及分硫器(排放硫单质)。
采用单独的再生塔意味着不用将空气注入沼气。尽管能去掉很高的硫负荷(上至3000mg/m3)，结果类似于滴滤系统，但因其设备成本昂贵，该技术只适用于高气体流量或高硫化氢负荷的沼气工程。
特性
可使用烧碱或氢氧化铁
适用于沼气流量10-1200Nm3/h的情况
取决于沼气量和设计规模，净化率可高达95%以上
适宜性
所有生产沼气的系统
粗脱硫
优势
可按照实际硫化氢的产生量设计规模
硫化氢去除可以通过控制洗涤液和温度进行选择性的自动优化
氧气不进入发酵罐内，不影响发酵工艺
与发酵罐内脱硫相比，避免了发酵罐内储气空间的严重腐蚀情况
劣势
单独的处理单元及其相关费用
需要化学药剂
稀释碱液需要新鲜水（氢氧化铁不需要）
需要额外的运行维护
特殊考虑
废液需要进入污水厂处理，但从化学的角度看并不会产生问题（只适用于烧碱溶液）
外部脱硫单元
设计
反应塔、罐采用塑料或钢制，独立单元，里面充满滤料，使用溶液反冲洗
维护
长时间的运行后，需更更新化学药剂
氢氧化铁可以通过鼓入空气不断再生，但产生的大量热量可能引起火灾
方法04内部化学脱硫
化学脱硫在发酵罐内进行，与生物脱硫方法一样，化学脱硫用于粗脱硫(可获得的硫化氢值在100~150mL/L)。发酵罐中加入铁化合物与底物中的硫发生化学反应，以此阻止硫以硫化氢的方式排出。
特性
可使用氯化铁、氯化亚铁或硫酸亚铁固体或溶液，沼铁矿也适用，每立方米底物投加33g铁
适宜性
所有湿式发酵系统
粗脱硫
优势
去除率很高
不需要额外的脱硫单元
没有额外的维护
不需要向发酵罐鼓入氧气，不影响发酵工艺
与发酵罐内脱硫相比，避免了发酵罐内储气空间严重腐蚀的情况
沼气量波动不影响处理效果
与下游的精脱硫结合可用于并网
劣势
难以设计与底物硫含量相应的尺寸（通常需要过量投加）
连续消耗化学药剂，增加了运行成本
更多安全措施需要增加投资
特殊考虑
当发酵罐内生物脱硫不足时，有时采用内部化学脱硫补充
沼肥施用于农田会导致其中铁含量迅速上升
设计
手动投加或采用额外的小型传输设备自动投加
维护
很少或无维护
方法05活性炭吸附
被用作精脱硫技术的活性炭吸附，其原理是在活性炭的表面催化、氧化硫化氢。可通过让活性炭被浸泡或添加某种物质的方法来提高脱硫反应率和处理负荷。可用碘化钾或碳酸钾作为浸泡物料。充分的脱硫离不开水蒸气和氧气。因此浸泡的活性炭不适宜与不含空气的沼气一起使用。
特性
使用碘化钾或碳酸钾浸泡过或添加高锰酸钾的活性炭
适宜性
所有沼气生产系统
精脱硫，处理硫化氢含量为150~300mL/L的沼气
优势
去除率很高
投资费用适中
无需向发酵罐鼓入氧气，不影响发酵工艺
与发酵罐内脱硫相比，避免了发酵罐内储气空间严重腐蚀的情况
可用于沼气提纯并网
劣势
不适宜用作不含氧气及水蒸气的沼气（浸渍活性炭例外）
连续消耗化学药剂，增加了运行成本
用过的活性炭需要处理
无选择性，只针对硫去除
特殊考虑
当需要特别低硫化氢浓度时使用活性炭脱硫
设计
反应罐由塑料或不锈钢制成，独立单元，充满活性炭
维护
需要定期更换活性炭
几种沼气脱硫方法对比一览表
除了沼气成分，沼气流量也是影响沼气脱硫工艺的关键。在运行期间往发酵罐内添加新鲜底物后会出现短时较高的产气率并使得沼气流量增大，此时的沼气流量可能比平均流量高出50%，为确保脱硫的质量，也可在实践中安装脱硫单元或结合不同的脱硫技术进行脱硫处理。
【图片】
目前，德国最常见的沼气利用途径是将其就地转化成电能，但大多数情况下需要使用内燃机驱动发电机实现。同时，沼气也可用作气体微涡轮、燃料电池、斯特林发动机中的燃料。但一般说来，沼气工程产生的沼气不可以被直接利用，因其含有各种不同的成分，如硫化氢。故需要通过脱硫净化处理，才可进行发电、燃烧等综合利用。

“沼气脱硫根据其应用可分为生物、化学和物理脱硫法，或分为粗脱硫和精脱硫。目前主要几种脱硫方法如下：
方法01发酵罐内生物脱硫
发酵罐内生物脱硫是利用硫细菌在有氧环境下将硫化氢转化成硫单质，硫单质则随着发酵罐底物排出。因硫细菌无处不在，所以发酵罐内无需单独添加，所需的氧气则可使用如小型压缩机向发酵罐内吹入空气获得。通过生物脱硫获得的沼气质量通常足以用于热电联产机组的燃烧。
但由于该种方法很难去除沼气成分中的氮气与氧气，影响沼气燃烧的品质，所以此种方法提纯出的沼气不适合作为天然气的替代物。
特性
空气供应量为沼气量的3%-6%
适宜性
不适宜后续注入天然气管道
适用于所有顶部有足够的储气空间的发酵罐
优势
性价比高
不需要化学药剂
维护少，技术可靠
硫单质落入沼肥，最终施用在农田作为化肥
劣势
与硫化氢实际产生量无关
不可能选择性优化硫化氢的去除
加入氧气后可能会影响发酵工艺和甲烷氧化
储气空间的昼夜及季节温度变化对脱硫效果不利
不能根据沼气质量波动及时响应
发酵罐内易被腐蚀及具有生成爆炸气体的危险
不适用用于沼气提纯至天然气
降低了沼气的热值
特殊考虑
通常现有表面积不足以满足脱硫需要，需要为脱硫细菌生长提供额外的附着表面
通过沼气分析仪Gasboard-3200系列监测设备连续监测硫化氢浓度，以控制氧气供应，可以优化脱硫工艺控制
设计
小型空压机或气泵配合下游的阀门和流量计（如超声波流量计BF-3000）以手动控制空气流量
维护
几乎不需要
方法02外部生物脱硫——滴滤工艺
滴滤工艺可弥补发酵罐内沼气脱硫的不足，实现高达99%的脱硫率，剩余气体中的硫含量少于50mL/L。但由于大量空气的进入使得空气含量约为6%，因此该方法不适用于生产生物甲烷。
特性
脱硫率超过99%
适用于所有规模的沼气工程
适宜性
所有生产沼气的系统
粗脱硫
不适合注入天然气管道
优势
可按照实际硫化氢的产生量设计规模
硫化氢去除可以通过控制营养物、空气供应和温度进行选择性的自动优化
氧气不进入发酵罐内，不影响发酵工艺
无需化学药剂
设备改造方便
如果设计规模足够大，产气量的短期波动不会影响处理后的气体质量
劣势
单独的处理单元及其相关费用
需要过量提供氧气
特殊考虑
外部脱硫单元
设计
反应塔、罐或其他容器采用塑料或钢制，独立单元，里面充满滤料，有时使用生物乳液反冲洗
维护
长时间的运行后，需更新生物乳液或替换滤料
方法03生化沼气洗涤——生物洗涤
与内部生物脱硫与滴滤工艺不同，生物洗涤是唯一能将沼气提纯到天然气质量的生物工艺。生物洗涤工艺包括两级，第一级是一个填料塔(通过稀苏打溶液吸附硫化氢)、一个生物反应器(使用空气中的氧气再生洗涤液)，以及分硫器(排放硫单质)。
采用单独的再生塔意味着不用将空气注入沼气。尽管能去掉很高的硫负荷(上至3000mg/m3)，结果类似于滴滤系统，但因其设备成本昂贵，该技术只适用于高气体流量或高硫化氢负荷的沼气工程。
特性
可使用烧碱或氢氧化铁
适用于沼气流量10-1200Nm3/h的情况
取决于沼气量和设计规模，净化率可高达95%以上
适宜性
所有生产沼气的系统
粗脱硫
优势
可按照实际硫化氢的产生量设计规模
硫化氢去除可以通过控制洗涤液和温度进行选择性的自动优化
氧气不进入发酵罐内，不影响发酵工艺
与发酵罐内脱硫相比，避免了发酵罐内储气空间的严重腐蚀情况
劣势
单独的处理单元及其相关费用
需要化学药剂
稀释碱液需要新鲜水（氢氧化铁不需要）
需要额外的运行维护
特殊考虑
废液需要进入污水厂处理，但从化学的角度看并不会产生问题（只适用于烧碱溶液）
外部脱硫单元
设计
反应塔、罐采用塑料或钢制，独立单元，里面充满滤料，使用溶液反冲洗
维护
长时间的运行后，需更更新化学药剂
氢氧化铁可以通过鼓入空气不断再生，但产生的大量热量可能引起火灾
方法04内部化学脱硫
化学脱硫在发酵罐内进行，与生物脱硫方法一样，化学脱硫用于粗脱硫(可获得的硫化氢值在100~150mL/L)。发酵罐中加入铁化合物与底物中的硫发生化学反应，以此阻止硫以硫化氢的方式排出。
特性
可使用氯化铁、氯化亚铁或硫酸亚铁固体或溶液，沼铁矿也适用，每立方米底物投加33g铁
适宜性
所有湿式发酵系统
粗脱硫
优势
去除率很高
不需要额外的脱硫单元
没有额外的维护
不需要向发酵罐鼓入氧气，不影响发酵工艺
与发酵罐内脱硫相比，避免了发酵罐内储气空间严重腐蚀的情况
沼气量波动不影响处理效果
与下游的精脱硫结合可用于并网
劣势
难以设计与底物硫含量相应的尺寸（通常需要过量投加）
连续消耗化学药剂，增加了运行成本
更多安全措施需要增加投资
特殊考虑
当发酵罐内生物脱硫不足时，有时采用内部化学脱硫补充
沼肥施用于农田会导致其中铁含量迅速上升
设计
手动投加或采用额外的小型传输设备自动投加
维护
很少或无维护
方法05活性炭吸附
被用作精脱硫技术的活性炭吸附，其原理是在活性炭的表面催化、氧化硫化氢。可通过让活性炭被浸泡或添加某种物质的方法来提高脱硫反应率和处理负荷。可用碘化钾或碳酸钾作为浸泡物料。充分的脱硫离不开水蒸气和氧气。因此浸泡的活性炭不适宜与不含空气的沼气一起使用。
特性
使用碘化钾或碳酸钾浸泡过或添加高锰酸钾的活性炭
适宜性
所有沼气生产系统
精脱硫，处理硫化氢含量为150~300mL/L的沼气
优势
去除率很高
投资费用适中
无需向发酵罐鼓入氧气，不影响发酵工艺
与发酵罐内脱硫相比，避免了发酵罐内储气空间严重腐蚀的情况
可用于沼气提纯并网
劣势
不适宜用作不含氧气及水蒸气的沼气（浸渍活性炭例外）
连续消耗化学药剂，增加了运行成本
用过的活性炭需要处理
无选择性，只针对硫去除
特殊考虑
当需要特别低硫化氢浓度时使用活性炭脱硫
设计
反应罐由塑料或不锈钢制成，独立单元，充满活性炭
维护
需要定期更换活性炭
几种沼气脱硫方法对比一览表
除了沼气成分，沼气流量也是影响沼气脱硫工艺的关键。在运行期间往发酵罐内添加新鲜底物后会出现短时较高的产气率并使得沼气流量增大，此时的沼气流量可能比平均流量高出50%，为确保脱硫的质量，也可在实践中安装脱硫单元或结合不同的脱硫技术进行脱硫处理。
【图片】
