NL9001369A - Werkwijze voor de verwijdering van h2s uit biogas. - Google Patents

Description

WERKWIJZE VOOR DE VERWIJDERING VAN H2S UIT BIOGAS

De uitvinding heeft betrekking op de verwijdering van H2S uit biogas.

Een veelvuldig toegepaste werkwijze is het wassen van het biogas met een waterige vloeistof met verhoogde pH. Deze verhoogde pH kan worden ingesteld door toevoeging van onder andere natronloog. Dergelijke werkwijze zijn bijvoorbeeld bekend uit de Europese octrooiaanvragen 229.587 en 331.806.

De rendementen die hiermee behaald worden, variëren van 50 tot 99,9% afhankelijk van de toegevoegde hoeveelheid loog en de capaciteit van het apparaat.

Het nadeel van dit soort wassers is het hoge chemicaliënverbruik, waardoor de operationele kosten vrij hoog zijn.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt in plaats van toegevoegde alkalische chemicaliën (bijvoorbeeld loog) gebruik gemaakt van de natuurlijke alkaliteit die ontstaat bij de aërobe biologische zuivering van afvalwater.

Onder alkaliteit wordt hier verstaan het totaal aan negatieve ionen en neutrale deeltjes die H2S kunnen dissociëren.

Deze natuurlijke alkaliteit kan bijvoorbeeld op de volgende twee manieren ontstaan: a. Geneutraliseerde organische zuren worden tijdens de aërobe zuivering omgezet in celmateriaal en bicarbonaat als volgt: R-C00’ + 02 —» celmateriaal + HCO3’ waarin R = bijvoorbeeld een alkylgroep, zoals CH3 of C2H^.

Door de beluchting wordt koolzuur (C02) uitgestript en verschuiven de koolzuurevenwichten als volgt: H20 + HCO3· — OH" + H2C03 - H20 + C02 T, ofwel HCO3" — OH’ + C02 T Hierdoor stijgt de pH-waarde.

b. Organische zuren worden tijdens de anaërobe voorzuivering verwijderd volgens de vergelijking: CH3COOH — CH4 + C02

Dit veroorzaakt een duidelijke pH-stijging.

Door het strippen van koolzuur tijdens de aërobe nazuivering als weergegeven bij a. neemt de pH-waarde verder toe.

Het aëroob biologisch behandelde afvalwater met op natuurlijke wijze verkregen alkaliteit wordt volgens de uitvinding in contact gebracht met het H2S houdende biogas. Het afvalwater kan al dan niet biomassa bevatten. Het H2S zal vanuit het biogas in de waterfase absorberen.

De rendementen die hiermee gehaald kunnen worden, variëren van 50 tot 95%, afhankelijk van de verhouding waterdebiet/gasdebiet en de grootte van het apparaat. Voor een 50#*s verwijdering van H2S is in het algemeen een verhouding waterdebiet/gasdebiet van 0,1 voldoende. Voor hogere rendementen kan, afhankelijk van de samenstelling van het afvalwater en van het biogas, een verhouding van tenminste 0,2 en in het bijzonder van 0,5 of hoger worden gekozen.

Vanwege de ladingsneutraliteit is de hoeveelheid tijdens aërobe zuivering gevormde natuurlijke alkaliteit in de vorm van 0H“ en HCOg" (in meq/1) in principe gelijk aan het aanwezige aantal meq/1 kationen 2+ 2^ (zoals Na+, K+, Ca , Mg , etc.) minus het aanwezige aantal vrije 2- anionen (zoals Cl", SOfy , etc). Aldus kan een hoge zoutconcentratie voor de aërobe zuivering leiden tot een verhoogde alkaliteit na de aërobe zuivering en C02~stripping.

Het grote voordeel van deze werkwijze is, dat er geen toegevoegde chemicaliën worden gebruikt, waardoor de operationele kosten laag zijn. Een verder voordeel is, dat de wasvloeistof met het daarin geabsorbeerde H2S zonder bezwaar en zonder verdere behandeling naar de aërobe zuive-ringsfase kan worden teruggevoerd. Een verder vorodeel is, dat de teruggevoerde wasvloeistof kan dienen voor het bijstellen van de pH van de aërobe zuivering, wat een verdere besparing aan chemicaliën kan betekenen.

De onderhavige werkwijze voor de verwijdering van H2S uit biogas kan niet alleen worden toegepast op die plaatsen, waar het afvalwater zowel anaëroob als aëroob wordt behandeld, maar ook waar er naast een aërobe installatie een slibgisting aanwezig is.

Hoewel biogas het meest in aanmerking komt om met de onderhavige werkwijze van H2S te worden ontdaan, kan in principe ook uit andere gasstromen op deze wijze H2S worden verwijderd.

Het in de anaërobe fase gevormde biogas bevat naast methaan en andere gassen gewoonlijk 0,1-3 vol# H2S en kan volgens de uitvinding worden ontdaan van H2S door het te wassen met aëroob behandeld water. Hierbij treden onder meer de volgende reacties op: H2S HS“ + H+ H+ + HCOg" ·? H20 + C02

Het water met daarin het geabsorbeerde H2S wordt teruggevoerd naar de aërobe fase, alwaar een biologische oxidatie plaats vindt volgens de volgende reactievergelijking: H2S + 2 O2 * H2SO/J Twee werkwijzen hebben de voorkeur: 1. Het als wasvloeistof dienende aëroob behandelde water kan worden onttrokken aan de beluchtingstank. In dat geval wordt het gas gewassen met een water/biomassamengsel. Dit mengsel met daarin het geabsorbeerde H2S wordt weer teruggevoerd naar de beluchtingstank. In figuur 1 zijn de vloeistofstromen van deze uitvoeringsvorm schematisch weergegeven. Hierin stelt (1) de anaërobe behandeling voor, (2) de beluchtingstank, (3) de secundaire bezinking en (4) de biogaswasser.

2. Als waswater kan ook nabezonken effluent worden gebruikt. In dat geval wordt het gas gewassen met aëroob behandeld water met een zeer geringe hoeveelheid biomassa. Het water met daarin het’ geabsorbeerde H2S wordt teruggevoerd naar de beluchtingstank. In figuur 2 zijn de vloeistofstromen van deze uitvoeringsvorm schematisch weergegeven. De verwijzingscijfers hebben dezelfde betekenis als in figuur 1. Een nadeel van deze laatste uitvoeringsvorm kan zijn, dat de nabezinktank hoger hydraulisch wordt belast.

Een inrichting, waarin de verwijdering van H2S uit biogas volgens de werkwijze van de uitvoering kan worden uitgevoerd, is weergegeven in figuur 3· Naast een ingang 11 en een uitgang 12 voor biogas en een ingang 13 en een uitgang 14 voor wasvloeistof omvat deze inrichting een contactmateriaal 15 voor het verbeteren van de overdracht van H2S en een druppelvanger 16.

Voorbeeld

De werkwijze voor het verwijderen van H2S uit biogas is uitgetest bij een zuiveringsinrichting die het afvalwater van een bierbrouwerij behandelt.

Het in de anaërobe reactor geproduceerde biogas werd gewassen met het water/biomassamengsel afkomstig van de aërobe zuivering van het carrousseltype.

Gegevens biogas:

Debiet 150-225 m^/uur H2S concentratie 0,2-0,42 CO2 concentratie 28-322

Carrousselgegevens:

Debiet 250-350 m3/uur PH 7,2-7,5

Temperatuur 20-24°C

De resultaten van de experimenten zijn samengevat in figuur 4, waarin het percentage I^S-verwijdering in de biogaswasser is uitgezet tegen de verhouding waterdebiet/gasdebiet.

Claims (6)

1. Werkwijze voor de verwijdering van H2S uit biogas door behandeling van het gas met alkalische vloeistof, met het kenmerk dat de benodigde alkaliteit voor absorptie van H2S afkomstig is van een aërobe biologische afvalwaterzuiveringsinstallatie.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat als wasvloeistof het water/biomassamengsel uit de aërobe zuivering wordt gebruikt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat als wasvloeistof het nabezonken aërobe effluent wordt gebruikt.

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1-3. met het kenmerk dat een verhouding wasvloeistofdebiet/gasdebiet van 0,2 of hoger wordt toegepast.

5. Werkwijze volgens een der conclusies 1-4, met het kenmerk dat de vloeistof, waarin H2S is geabsorbeerd, vervolgens naar de aërobe fase wordt teruggevoerd.

6. Gaswasser geschikt voor het uitvoeren van de werkwijze volgens een der conclusies 1-5, bestaande uit een gesloten kolom voorzien van toe-en afvoermiddelen voor biogas, toe- en afvoermiddelen voor behandeld afvalwater en middelen voor het in contact brengen van biogas en afvalwater.