一種利用沼液凈化制取高純度生物質甲烷的方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用沼液凈化制取高純度生物質甲烷的方法，先用200目不銹鋼篩網對沼液進行過濾，隨后進入沉降池沉降，以便降低沼液中的氨、氮、磷物，之后將沼液送入水洗塔作為吸附劑。沼氣經過過濾器過濾后，通過壓縮機加壓至1MPa，進入水洗塔，與處理后的沼液逆流接觸吸收。利用本發明的方法，凈化后沼氣中CH4體積濃度大于88％，CO2體積分數小于10％，沼氣熱值得到提高。應用該方法，不僅減少了自來水消耗量，而且解決了沼液可生化性差，隨意排放會引起湖泊河流富營養化、土壤和地下水污染等環境問題。
【專利說明】一種利用沼液凈化制取高純度生物質甲烷的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種利用沼液凈化制取高純度生物質甲烷的方法。
【背景技術】
[0002] 隨著經濟的快速發展，我國對天然氣能源的需求也越來越高。據有關數據顯示， 2009年全國天然氣產量852. 69億m3,消費量為887億m3,供需缺口高達34億m3。據《中國 可持續發展油氣資源戰略研究》報告預測，到2020年中國天然氣的年需求量將達到2500億 m3,缺口將達到900億m3。沼氣是一種優質的可再生生物質能源，具有抗爆性良好和燃燒產 物清潔等特點，其熱值約為20MJ/m 3?25MJ/m3。沼氣經過凈化處理后，可制成高純度生物 質甲烷，熱值可以達到35. 91MJ/m3,相當于1. 1L汽油，可以作為常規天然氣的代替品。
[0003] 沼液是秸桿與牲畜糞尿在密閉條件下發酵產生沼氣過程中的形成的伴隨產物，其 養分含量因投料基質的不同而有差異。沼液中一般富含氮、磷等營養元素和有機質，如何將 其資源化利用已成為目前的研究熱點。而且沼液可生化性差，如得不到妥善處理，隨意排放 會引起湖泊河流富營養化、土壤和地下水污染的問題。
【發明內容】
[0004] 本發明要解決的技術問題是提供一種利用沼液凈化制取高純度生物質甲烷的方 法，在制取高純度生物質甲烷和提高沼氣熱值的同時解決沼液排放帶來的環境問題。
[0005] 針對上述技術問題，本發明采用如下技術方案：
[0006] -種利用沼液凈化制取高純度生物質甲烷的方法，工藝步驟如下：
[0007] (1)從沼氣發酵池出來的沼液用篩網過濾，進行固液分離；
[0008] (2)經過步驟（1)過濾的沼液進入沉降池沉降，之后將沼液從水洗塔上部泵送入 水洗塔，作為吸附劑吸附沼氣中co 2和H2S ;
[0009] (3)用過濾器對沼氣過濾；
[0010] (4)用壓縮機將沼氣加壓后從水洗塔塔底輸送進水洗塔，沼氣與步驟（2)進入水 洗塔的沼液逆流接觸，沼氣中co2和H2S被沼液吸收，吸收液從水洗塔底部排出；
[0011] (5)從水洗塔塔頂排出的沼氣進入分子篩干燥器干燥，即得高純度生物質甲烷。
[0012] 所述步驟（1)中篩網為200目不銹鋼篩網。
[0013] 所述步驟⑵中沉降時間此?3h，沼液泵送進入水洗塔的流量為180m3/h。
[0014] 所述步驟（3)中過濾器為高效除塵過濾器，型號為ZFC-40/2.5,過濾精度Ιμπι，濾 芯材質為燒結碳纖維。
[0015] 所述步驟（4)中壓縮機為ZW-0. 5/10型沼氣壓縮機，結構為立式、無油潤滑、活塞 式；一級壓縮，排氣壓力IMPa。
[0016] 所述水洗塔塔高3m，塔徑0. 7m，填料層高度為1. 3m，填料采用塑料階梯環填料，規 格為 50X25X 1. 5。
[0017] 所述步驟（4)中沼氣從水洗塔塔底進入水洗塔的流量為40m3/h。
[0018] 所述步驟（5)中干燥器為吸附式沼氣分子篩干燥器，型號為GZF(S)-40/2. 5。
[0019] 本發明利用沼液凈化制取高純度生物質甲烷的方法，凈化后沼氣中CH4體積濃度 大于88%，C0 2體積分數小于10%，沼氣熱值得到提高。應用該方法，不僅減少了自來水消 耗量，而且解決了沼液可生化性差，隨意排放會引起湖泊河流富營養化、土壤和地下水污染 等環境問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發明的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0021] 本發明利用沼液凈化制取高純度生物質甲烷的方法，基于如下原理：利用0)2在加 壓情況下，在水中溶解度與ch 4差異較大這一特性，用水吸收加壓后沼氣中的co2氣體，從而 實現沼氣的凈化。根據實驗和模擬數據分析，室溫時（25°c)，隨著氣相總壓的增加，水溶液 中C0 2，H2S的物質的量分數與CH4的物質的量分數的差值越來越大。因此，水洗的吸收過程 是純粹的物理反應.不但可以去除沼氣中的C0 2，還可以去除其中微量的H2S。本發明的工 藝流程如圖1所示，沼氣池的沼液經篩網過濾、沉降，送入水洗塔作為吸附劑；沼氣池的沼 氣經除塵過濾、加壓、送進水洗塔進行凈化后干燥，得到產品沼氣。
[0022] 本發明方法采用的吸收液為沼液。沼液是利用秸桿與牲畜糞尿等作為原料，在密 閉條件下發酵生產沼氣過程中的附帶產物，其養分含量因投料基質的不同而有差異。根據 調研分析，沼液的主要含有氮、磷、鉀、銅、鐵、鋅等營養物質和重金屬，還有一定量的有機 質，且化學需氧量（C0D)較高，可生化性差，如得不到妥善處理，隨意排放會引起湖泊河流 富營養化、土壤和地下水污染等環境問題，造成巨大危害。如降低沼液中氮磷鉀等營養物質 和重金屬離子含量，可以使其成為高壓水洗工藝的吸收溶液替代品。除了個別的沼液pH較 高之外，其它發酵系統的沼液pH為6. 5?8. 1，均在吸收液酸堿度的允許范圍內。利用處理 后的沼液作為吸收液，泵入水洗塔上部，由上而下與加壓后沼氣逆流接觸，可以吸收沼氣中 不可燃的C0 2氣體和有腐蝕性的H2S氣體。本發明的方法能有效凈化處理沼氣，凈化后沼氣 中CH4濃度得到提高，增加了沼氣熱值，同時解決了沼液隨意排放帶來的環境污染問題。
[0023] 實施例1 :
[0024] 桂東某沼氣發酵池沼液PH值為6. 9?7. 2 ;沼液中氮、磷、鉀、銅、鐵及有機質含量 分別為：〇· 687g/kg、0. 044g/kg、0. 421g/kg、0. 29mg/kg、2. llmg/kg 和 217. 81g/kg。按如下 工藝步驟進行：
[0025] (1)從沼氣發酵池出來的沼液用200目不銹鋼篩網過濾，進行固液分離，同時去除 部分氮、磷、鉀、銅、鐵、鋅等營養物質和重金屬，以及一定量的有機質；
[0026] (2)經過步驟（1)過濾的沼液進入沉降池沉降，沉降時間2h?3h，使懸浮物沉降 下來，之后將沼液以180m 3/h的流量從水洗塔上部泵送入水洗塔，作為吸附劑吸附沼氣中 C02 和 H2S ;
[0027] (3)用型號為ZFC-40/2. 5、過濾精度為1 μ m、濾芯材質為燒結碳纖維的高效除塵 過濾器對沼氣過濾；
[0028] (4)用型號為ZW-0. 5/10型、結構為立式、無油潤滑、活塞式的沼氣壓縮機，一級壓 縮，將沼氣壓縮至IMPa后，從水洗塔塔底以40m3/h的流量輸送進水洗塔，沼氣與步驟（2)進 入水洗塔的沼液逆流接觸，沼氣中C02和H2S被沼液吸收，吸收液從水洗塔底部排出；
[0029] (5)從水洗塔塔頂排出的沼氣進入型號為GZF(S)-40/2. 5的吸附式沼氣分子篩干 燥器干燥，即得高純度生物質甲烷。
[0030] 所述水洗塔塔高3m，塔徑0. 7m，填料層高度為1. 3m，填料采用塑料階梯環填料，規 格為 50X25X 1. 5。
[0031] 經檢測，凈化后沼氣中CH4體積濃度為89. 3 %，C02體積濃度為9. 2 %。
【權利要求】
1. 一種利用沼液凈化制取高純度生物質甲烷的方法，其特征是，工藝步驟如下： (1) 從沼氣發酵池出來的沼液用篩網過濾，進行固液分離； (2) 經過步驟（1)過濾的沼液進入沉降池沉降，之后將沼液從水洗塔上部泵送入水洗 塔，作為吸附劑吸附沼氣中C02和H 2S ; (3) 用過濾器對沼氣過濾； (4) 用壓縮機將沼氣加壓后從水洗塔塔底輸送進水洗塔，沼氣與步驟（2)進入水洗塔 的沼液逆流接觸，沼氣中C02和H 2S被沼液吸收，吸收液從水洗塔底部排出； (5) 從水洗塔塔頂排出的沼氣進入分子篩干燥器干燥，即得高純度生物質甲烷。
2. 如權利要求1所述的利用沼液凈化制取高純度生物質甲烷的方法，其特征在于，所 述步驟（1)中篩網為200目不銹鋼篩網。
3. 如權利要求1所述的利用沼液凈化制取高純度生物質甲烷的方法，其特征在于，所 述步驟（2)中沉降時間2h?3h，沼液泵送進入水洗塔的流量為180m 3/h。
4. 如權利要求1所述的利用沼液凈化制取高純度生物質甲烷的方法，其特征在于，所 述步驟（3)中過濾器為高效除塵過濾器，型號為ZFC-40/2. 5,過濾精度1 μ m，濾芯材質為燒 結碳纖維。
5. 如權利要求1所述的利用沼液凈化制取高純度生物質甲烷的方法，其特征在于，所 述步驟（4)中壓縮機為ZW-0. 5/10型沼氣壓縮機，結構為立式、無油潤滑、活塞式；一級壓 縮，排氣壓力IMPa。
6. 如權利要求1所述的利用沼液凈化制取高純度生物質甲烷的方法，其特征在于， 所述水洗塔塔高3m，塔徑0. 7m，填料層高度為1. 3m，填料采用塑料階梯環填料，規格為 50X25X 1. 5。
7. 如權利要求1所述的利用沼液凈化制取高純度生物質甲烷的方法，其特征在于，所 述步驟（4)中沼氣從水洗塔塔底進入水洗塔的流量為40m 3/h。
8. 如權利要求1所述的利用沼液凈化制取高純度生物質甲烷的方法，其特征在于，所 述步驟（5)中干燥器為吸附式沼氣分子篩干燥器，型號為GZF(S)-40/2.5。
【文檔編號】C10L3/10GK104152203SQ201410438660
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月31日 優先權日:2014年8月31日
【發明者】黃福川, 覃克, 劉宇恒, 鄧富康, 李康春, 黃伊琳, 陳彪, 馬驍飛, 黃旖瑤 申請人:廣西大學