CS176791A3 - Process and apparatus for removing hydrogen sulfide from biogas - Google Patents

Description

Způsob odstraňování sirovodíku z bioplynu <1 c pi-ď^zfe ÍOkoÍP >f>L?/eAM.

Oblast techniky

Vynález se týká odstraňování sirovodíku (H^S) z bioplynu.

•V

Dosavadní stav techniky «.·

Sirovodík j e\vhodnou složkou bioplynu, jíž se však lzestěží zbavit. Obvyklý způsob odstranění sirovodíku z bioplynuspočívá v promývání bioplynu ve vodném roztoku vyšším pH. Totozvýšené pH může být dosaženo hydroxidem sodným nebo jinými či-nidly. Takové způsoby jsou známy z Evropských patentových při-hlášek 229 587 a 331 806. Účinnosti, jichž může být dosaženo těmito metodami, se po-hybují od 50 do 99»9 % v závislosti na množství přidaného hydroxi-du a kapacitě přístroje. Nevýhodou promývání tohoto typu je vysokáspotřeba chemikálií, která má za následek vysoké provozní náklady.

Podstata vynálezu

Podle předkládaného vynálezu je místo přidávání alkalickýchchemikálií (např. hydroxidu sodného) použito přirozené zásaditostigenerované během aerobního biologického čištění odpadní vody. Zá-saditostí se zde rozumí součet záporných iontů a neutrálních čás-tic, které mohou disocioyat H^S. Přirozená zásaditost může vznikat 2 například těmito dvěma způsoby í /a/ Neutralizované organické kyseliny jsou převáděny do bu-něčného materiálu a uhličitanu (bikarbonátu) během aero-bního zpracováni následovně : R-COO + > buněčný materiál + HCO^ kde R Je například alkylová skupina jako CH. nebo C-H . J * 5

Oxid uhličitý (C02) provzdusnování uniká a rovnováhykyseliny uhličité jsou posunuty následovně : H^O + HCO^" —> OH“ + H2C03 —> H20 + C02 f nebo HCO “ —>· OH" + C02 f

Toto způsobuje zvyšování pH. /b/ Organické kyseliny jsou odstraňovány během aerobního čištěnípodle rovnice : CH^COOH —> CH^ + C02

Toto ústí ve značný nárůst pH,

Odstraňováním oxidu uhličitého během následného aerobníhozpracování, jak je uvedeno v a/ se pH dále zvyšuje.

Aerobně čištěná odpadní voda, jež dosáhla zásadistosti při-rozenou cestou, je uvedena do styku s bioplynem obsahujícím HgS.Odpadní voda může a nemusí obsahovat biomasu. H2S je absorbovánz bioplynu do vodné fáze. Účinnosti, jichž může být dosaženo, se pohybují od 50 do95 # v závislosti na poměru průtoků vody ku plynu, přičemžobvykle poměr průtoku vody ku průtoku plynu rovný 0,1 je do-stačující. Pro vyšší účinnosti může být zvolen poměr alespoň0,2' a zejména 0,5» přičemž záv^isí na složení odpadní vody abioplynu. V.důsledku nábojové neutrality je množství přirozené zá- sadistosti ve formě OH” a HCO^” (v meq), jež je generováno bě-hem aerobního zpracování, rovno počtu meq/l přítomných kationtů(např.Na , K , Ca , Mg atd) minus počet přítomných volnýchaniontů (např. cl , SO^” atd.). Vysoká koncentrace soli předaerobním zpracováním tedy může po aerobním zpracování a uvol-nění COg vést ke zvýšené zásaditosti.

Velkou výhodou předkládaného způsobu je to, že se nepři-dávají žádné chemikálie, čímž se snižují provozní náklady.

Další výhodou je, že. promývací kapalina obsahující, absorbovanýH^S může být recyklována bez obtíží aerobní 'úpravou a bez dal-šího zpracování. Další výhodou je, že recyklovaná promývací ka-palina může sloužit k úpravě pH při aerobním zpracování, cožvede k další? úspoře chemikálií. Předkládaný způsob odstraňování H^S z bioplynu může býtpoužit nejen na místech', kde je odpadní voda zpracovávána ana·erobně i aerobně, ale také kde se používá spolu s aerobníčističkou kalová fermentace. i) Ačkoliv je Jé pro uvolňování H^S nejvhodnějáí bioplyn,může být H^S tímto způsobem odstraňován i z jiných plynnýchodpadů. .

Bioplyn vytvořený v anaerobní fázi obvykle obsahuje mimometanu a dalších plynů 0,1-3 objemová procenta H^S a může býtzbaven sirovodíku podle tohoto vynálezu proraytím v aerobně u-pravené odpadní vodě. Pak probíhají reakce včetně těchto násle-dujících ; H^S HS + H+ H+ + HCO~ Ϊ- H20 + C02 '

Vodná fáze obsahující absorbovaný H2S je recyklována do ae-robní fáze, kde probíhá biologická oxidace podle následujícírovnice i H2S + 2 0^ —> HgSO^ Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále vysvětlen pomocí výkresů, na kterých jeobr. 1 blokové schéma znázorňující průtok promývací kapalinapři provádění způsobu podle vynálezu, obr. 2 je blokové schémaznázorňující průtok promývací kapaliny při prováděcí další va-rianty způsobu podle vynálezu, obr. 3 je schematické znázorněnízařízení k provádění způsobu podle vynálezu a obr. 4 je diagramznázorňující výsledky ověření způsobu podle vynálezu.

I ř ř I. i i

I i 5 Příklady provedení vynálezu Přednost je dávána dvěma výhodným variantám způsobu : 1. Aerobní odpadní vodu sloužící jako promývací kapalina lzeodebírat z aerační nádrže. V tomto případě je plyn promývánve směsi vody s biomasou. Tato směs, obsahující absorbovanýH^S, je recyklována do aerační nádrže. Obr. 1 znázorňujeprůtok kapaliny uspořádaný do blokového schématu. Zde 1představuje anaerobní zpracování, 2 je aeraňní nádrž, 2 je sekundární sedimentace a 4 je promývačka bioplynu, 2. Jako promývací kapalina může být též použita přečištěná od-padní voda. V tomto případe je plyn promýván v aerobně upravené vodě, která obsahuje velmi malé množství biomasy. Vodaobsahující absorbovaný H^S je rebelována do aerační nádrže.Obr. 2 znázorňuje průtok kapaliny uspořádaný do blokovéhoschématu. Vztahové značky mají tentýž význam jako u obr. 1.Nevýhodou tohoto uspořádání může být to, že sekundární šedimentační nádrž má vyšší hydraulické zatížení.

Zařízeni, v němž může být provedeno odstranění H^S z bio-plynu způsobem popsaným v předkládaném vynálezu, je zobrazenona obr. 3. Kromě přívodu 11 a odvodu 12 bioplynu a vpustě 1βa výpuste 14 pro promývací kapalinu toto zařízení obsahuje kontaktní materiál 15 pro zlepšení přenosu H^S a kapalinový kole-ktor l6, 6

Způsob odstraňování H^S z bioplynu byl ověřován v čističce odpadních vod z pivovaru.

Bioplyn produkovaný v anaerobním reaktoru byl promývánve směsi vody s biomasou pocházejícího z aerobního čištění (akti-vovaný kal) karuselového typu. (f Údaje o bioplynu i - Průtok

- Koncentrace HftS 2 - Koncentrace CO^ Údaje o karuselu : - Průtok

- PH - Teplota .. 150 - 225 m3/hod0,2 - 0,4 # 28 - 32 $

250 - 350 nP/hod7,2 - 7,520 - 24°C Výsledky pokusů jsou shrnuty na obr. 4, kde je znázorněnazávislost množství, odstraněného H^S v procentech v proraývačce .bioplynu na poměru průtoku vody ku průtoku plynu. í

Claims (5)

1. 4 PATENTOVÍ NÁROKY

   1. Způsob odstraňování H^S z bioplynu promýváním plynu v zása-dité kapalin®^ vyznačující se tím, že zá-saditost, jež je nutná pro absorpci H^S, pochází z aerobníhobiologického čistícího zařízení na úpravu odpadních vod.
2. 2. Způsob podle nároku 1 f vyznačující se tím, že jako promývací kapalina je použita směs vody a biomasy z aerobního čištění.
3. 3. Způsob podle nároku l^vyznačující se tím,že jako promývací kapalina je použita přečištěná odpadní vodapo aerobním čištění. '4. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 3 f v y z n a č u j í -c í se tím, že použitý poměr průtoku vody ku průtokuplynu je 0,2 nebo větší,
4. 5. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 3 (vyznačují-cí se t í m , že kapalina, v níž je absorbován H^S, se následně recykluje do aerobní fáze.
5. 6. Zařízení % provádění způsobu podle nároků 1 až 5 f vyzna-čující se tím, že sestává z uzavřené kolony o-patřené přívodem a odvodem bioplynu, vpusti a výpustí zpraco-vávané odpadní vody. a prostředky pro styk bioplynu s odpadni vodou.