生物滴濾塔對沼氣中硫化氫的去除效能研究.pdf

1、沼氣是一種綠色的可再生資源，在能源日益短缺的今天，沼氣作為一種儲備能源受到越來越廣泛的關(guān)注。但沼氣中的硫化氫不僅對人和環(huán)境危害極大，而且對管道和各種金屬儀器儀表設(shè)備等有強烈的腐蝕作用。我國環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)也規(guī)定，對沼氣進行利用時，沼氣中硫化氫含量不得超過20mg/m3。因此，沼氣脫硫的研究在沼氣能源回收利用中具有重要意義。其中，高效率、低污染、低能耗的生物脫硫方法成為目前研究的熱點。本文利用生物滴濾塔設(shè)備進行了沼氣脫硫的試驗研究，確定了工藝的最

2、佳運行參數(shù)，并基于此建立了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，確定了模型的最佳結(jié)構(gòu)與參數(shù)，開展了模型的仿真檢驗和預(yù)測控制應(yīng)用，以期對沼氣脫硫工藝的應(yīng)用推廣提供技術(shù)支持和參數(shù)指導(dǎo)。
　　通過試驗最終確定陶粒為生物滴濾塔的填料，并對陶粒滴濾塔進行了硫化氫的去除試驗，確定了反應(yīng)器的最佳運行參數(shù)為：當(dāng)進氣量分別為150L/h、200L/h、250L/h、300L/h時，進口H2S濃度宜控制在800mg/m3、650mg/m3、400mg/m3、300mg/

3、m3以內(nèi)；當(dāng)進口H2S濃度分別為100mg/m3、300mg/m3、500mg/m3、700mg/m3，900mg/m3、1100mg/m3時，進氣量分別控制在350L/h、300L/h、200L/h、200L/h、100L/h、50L/h以內(nèi)為最佳，此時對應(yīng)的氣體停留時間分別為7.07s、8.24s、12.37s、12.37s、24.73s、49.46s；在進口H2S濃度分別為300mg/m3、500mg/m3、700mg/m3、90

4、0mg/m3、1100mg/m3時，循環(huán)液的最佳噴淋量分別為1L/h、2L/h、3L/h、4L/h、6L/h；反應(yīng)器的最大進口容積負(fù)荷為130g/(m3·h)；操作溫度控制在室溫。在上述條件下，反應(yīng)器出口處H2S濃度均低于13.1mg/m3，H2S去除率均在98％以上。
　　通過在0.05m3/h、0.10m3/h、0.15m3/h、0.20m3/h四個沼氣流量下生物滴濾塔對真實沼氣的脫硫試驗得出，各流量下生物滴濾塔對H2S的去除

5、效果均很好，并選擇0.15m3/h作為滴濾塔的實際運行流量。
　　通過考察反應(yīng)器的pH值和壓降變化得到，在運行過程中，反應(yīng)器的pH值在2.0~7.0之間，無需進行調(diào)節(jié)，即可達(dá)到較好的脫硫效果。在掛膜期間，反應(yīng)器的壓降隨掛膜時間而不斷增加，并最終趨于穩(wěn)定；穩(wěn)定運行后，反應(yīng)器的壓降隨進氣量成正比增加；在整個試驗過程中，反應(yīng)器的壓降一直保持在相對較低的水平，無需進行停塔反沖洗。
　　四種硫源利用情況的試驗表明，細(xì)菌對Na2S2O3

6、的利用情況最好，Na2SO3次之，再者是Na2S，對單質(zhì)S的利用情況最差。通過對各硫化物濃度變化規(guī)律的研究，推斷在微生物作用下S2-的轉(zhuǎn)化過程為：S2-→S0→SO32→SO42-。
　　對生物滴濾塔去除硫化氫的過程建立了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，考察了模型參數(shù)對模型訓(xùn)練仿真效果的影響，并確定了模型的最佳結(jié)構(gòu)與參數(shù)。對最佳參數(shù)的模型進行訓(xùn)練和仿真檢驗，模型的均方誤差為0.00341329，模型仿真值與對應(yīng)試驗值的線性相關(guān)系數(shù)R2為0.99

7、65。利用模型對試驗結(jié)果進行預(yù)測，模型預(yù)測值與對應(yīng)試驗值的平均絕對誤差為2.092033mg/m3，平均相對誤差為4.215287%，兩者的線性相關(guān)系數(shù)R2為0.9988。試驗結(jié)果表明，當(dāng)試驗條件在模型建立范圍內(nèi)時，利用模型可以對試驗結(jié)果進行合理預(yù)測。利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型繪制進口硫化氫濃度控制曲線和氣體停留時間控制曲線，分別實現(xiàn)不同氣體停留時間條件下進口硫化氫濃度的控制和不同進口硫化氫濃度條件下氣體停留時間的控制來達(dá)到不同的處理要求，包