一種利用沼液凈化制取高純度生物質(zhì)甲烷的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用沼液凈化制取高純度生物質(zhì)甲烷的方法，先用200目不銹鋼篩網(wǎng)對沼液進(jìn)行過濾，隨后進(jìn)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(jīng)過過濾器過濾后，通過壓縮機(jī)加壓至1MPa，進(jìn)入水洗塔，與處理后的沼液逆流接觸吸收。利用本發(fā)明的方法，凈化后沼氣中CH4體積濃度大于88％，CO2體積分?jǐn)?shù)小于10％，沼氣熱值得到提高。應(yīng)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(yǎng)化、土壤和地下水污染等環(huán)境問題。
【專利說明】一種利用沼液凈化制取高純度生物質(zhì)甲烷的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種利用沼液凈化制取高純度生物質(zhì)甲烷的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國對天然氣能源的需求也越來越高。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示， 2009年全國天然氣產(chǎn)量852. 69億m3,消費(fèi)量為887億m3,供需缺口高達(dá)34億m3。據(jù)《中國 可持續(xù)發(fā)展油氣資源戰(zhàn)略研究》報(bào)告預(yù)測，到2020年中國天然氣的年需求量將達(dá)到2500億 m3,缺口將達(dá)到900億m3。沼氣是一種優(yōu)質(zhì)的可再生生物質(zhì)能源，具有抗爆性良好和燃燒產(chǎn) 物清潔等特點(diǎn)，其熱值約為20MJ/m 3?25MJ/m3。沼氣經(jīng)過凈化處理后，可制成高純度生物 質(zhì)甲烷，熱值可以達(dá)到35. 91MJ/m3,相當(dāng)于1. 1L汽油，可以作為常規(guī)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(fā)酵產(chǎn)生沼氣過程中的形成的伴隨產(chǎn)物，其 養(yǎng)分含量因投料基質(zhì)的不同而有差異。沼液中一般富含氮、磷等營養(yǎng)元素和有機(jī)質(zhì)，如何將 其資源化利用已成為目前的研究熱點(diǎn)。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(yǎng)化、土壤和地下水污染的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種利用沼液凈化制取高純度生物質(zhì)甲烷的方 法，在制取高純度生物質(zhì)甲烷和提高沼氣熱值的同時(shí)解決沼液排放帶來的環(huán)境問題。
[0005] 針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] -種利用沼液凈化制取高純度生物質(zhì)甲烷的方法，工藝步驟如下：
[0007] (1)從沼氣發(fā)酵池出來的沼液用篩網(wǎng)過濾，進(jìn)行固液分離；
[0008] (2)經(jīng)過步驟（1)過濾的沼液進(jìn)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(jī)將沼氣加壓后從水洗塔塔底輸送進(jìn)水洗塔，沼氣與步驟（2)進(jìn)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(jìn)入分子篩干燥器干燥，即得高純度生物質(zhì)甲烷。
[0012] 所述步驟（1)中篩網(wǎng)為200目不銹鋼篩網(wǎng)。
[0013] 所述步驟⑵中沉降時(shí)間此?3h，沼液泵送進(jìn)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(zhì)為燒結(jié)碳纖維。
[0015] 所述步驟（4)中壓縮機(jī)為ZW-0. 5/10型沼氣壓縮機(jī)，結(jié)構(gòu)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(huán)填料，規(guī) 格為 50X25X 1. 5。
[0017] 所述步驟（4)中沼氣從水洗塔塔底進(jìn)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(fā)明利用沼液凈化制取高純度生物質(zhì)甲烷的方法，凈化后沼氣中CH4體積濃度 大于88%，C0 2體積分?jǐn)?shù)小于10%，沼氣熱值得到提高。應(yīng)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(yǎng)化、土壤和地下水污染 等環(huán)境問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 本發(fā)明利用沼液凈化制取高純度生物質(zhì)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(shí)現(xiàn)沼氣的凈化。根據(jù)實(shí)驗(yàn)和模擬數(shù)據(jù)分析，室溫時(shí)（25°c)，隨著氣相總壓的增加，水溶液 中C0 2，H2S的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與CH4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的差值越來越大。因此，水洗的吸收過程 是純粹的物理反應(yīng).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(fā)明的工 藝流程如圖1所示，沼氣池的沼液經(jīng)篩網(wǎng)過濾、沉降，送入水洗塔作為吸附劑；沼氣池的沼 氣經(jīng)除塵過濾、加壓、送進(jìn)水洗塔進(jìn)行凈化后干燥，得到產(chǎn)品沼氣。
[0022] 本發(fā)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(fā)酵生產(chǎn)沼氣過程中的附帶產(chǎn)物，其養(yǎng)分含量因投料基質(zhì)的不同而有差異。根據(jù) 調(diào)研分析，沼液的主要含有氮、磷、鉀、銅、鐵、鋅等營養(yǎng)物質(zhì)和重金屬，還有一定量的有機(jī) 質(zhì)，且化學(xué)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(yǎng)化、土壤和地下水污染等環(huán)境問題，造成巨大危害。如降低沼液中氮磷鉀等營養(yǎng)物質(zhì) 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(gè)別的沼液pH較 高之外，其它發(fā)酵系統(tǒng)的沼液pH為6. 5?8. 1，均在吸收液酸堿度的允許范圍內(nèi)。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(fā)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(shí)解決了沼液隨意排放帶來的環(huán)境污染問題。
[0023] 實(shí)施例1 :
[0024] 桂東某沼氣發(fā)酵池沼液PH值為6. 9?7. 2 ;沼液中氮、磷、鉀、銅、鐵及有機(jī)質(zhì)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(jìn)行：
[0025] (1)從沼氣發(fā)酵池出來的沼液用200目不銹鋼篩網(wǎng)過濾，進(jìn)行固液分離，同時(shí)去除 部分氮、磷、鉀、銅、鐵、鋅等營養(yǎng)物質(zhì)和重金屬，以及一定量的有機(jī)質(zhì)；
[0026] (2)經(jīng)過步驟（1)過濾的沼液進(jìn)入沉降池沉降，沉降時(shí)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(zhì)為燒結(jié)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(jié)構(gòu)為立式、無油潤滑、活塞式的沼氣壓縮機(jī)，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(jìn)水洗塔，沼氣與步驟（2)進(jìn) 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(jìn)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(zhì)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(huán)填料，規(guī) 格為 50X25X 1. 5。
[0031] 經(jīng)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(quán)利要求】
1. 一種利用沼液凈化制取高純度生物質(zhì)甲烷的方法，其特征是，工藝步驟如下： (1) 從沼氣發(fā)酵池出來的沼液用篩網(wǎng)過濾，進(jìn)行固液分離； (2) 經(jīng)過步驟（1)過濾的沼液進(jìn)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(jī)將沼氣加壓后從水洗塔塔底輸送進(jìn)水洗塔，沼氣與步驟（2)進(jìn)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(jìn)入分子篩干燥器干燥，即得高純度生物質(zhì)甲烷。
2. 如權(quán)利要求1所述的利用沼液凈化制取高純度生物質(zhì)甲烷的方法，其特征在于，所 述步驟（1)中篩網(wǎng)為200目不銹鋼篩網(wǎng)。
3. 如權(quán)利要求1所述的利用沼液凈化制取高純度生物質(zhì)甲烷的方法，其特征在于，所 述步驟（2)中沉降時(shí)間2h?3h，沼液泵送進(jìn)入水洗塔的流量為180m 3/h。
4. 如權(quán)利要求1所述的利用沼液凈化制取高純度生物質(zhì)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(zhì)為燒 結(jié)碳纖維。
5. 如權(quán)利要求1所述的利用沼液凈化制取高純度生物質(zhì)甲烷的方法，其特征在于，所 述步驟（4)中壓縮機(jī)為ZW-0. 5/10型沼氣壓縮機(jī)，結(jié)構(gòu)為立式、無油潤滑、活塞式；一級壓 縮，排氣壓力IMPa。
6. 如權(quán)利要求1所述的利用沼液凈化制取高純度生物質(zhì)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(huán)填料，規(guī)格為 50X25X 1. 5。
7. 如權(quán)利要求1所述的利用沼液凈化制取高純度生物質(zhì)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(jìn)入水洗塔的流量為40m 3/h。
8. 如權(quán)利要求1所述的利用沼液凈化制取高純度生物質(zhì)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(yōu)先權(quán)日:2014年8月31日
【發(fā)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(xué)