餐厨垃圾处理领域中沼气净化及利用工艺的应用研究

徐世杰

江苏苏美达成套设备工程有限公司，南京，210018

摘要：南京江北餐厨废弃物综合处置中心采用湿法脱硫+干法脱硫的组合工艺对厌氧发酵产生的沼气进行净化处理，并取得了良好效果。本文介绍了沼气脱硫净化和发电利用工艺，分析了工艺流程设计和系统运行情况，为后续餐厨厂的沼气净化系统建设和运营提供依据。

关键词：餐厨垃圾；沼气净化；脱硫液

1、引言

我国餐厨垃圾产量快速增加，成为环境污染源，但其含有丰富的可生物降解有机物质，是宝贵资源。沼气是其发酵产物，主要成分为甲烷，是重要的可再生能源，具有巨大潜力[1]。以南京江北餐厨废弃物综合处置中心为例，介绍了沼气综合利用系统及其环保优势。

2.沼气的净化处理工艺

沼气主要成分为甲烷，由沼气细菌分解有机物产生。沼气分为甲烷菌和分解菌，分解菌将复杂有机物分解为简单有机物和CO2 [2]，为高效清洁利用需净化提纯[3-4]。

2.1沼气净化处理工艺

硫化氢具急性剧毒，吸入少量高浓度可致命[4]。目前沼气净化主要的脱硫方式为：干化脱硫、湿法脱硫及生物法脱硫。

2.2工程实例分析

本文就江北废弃物综合处置中心的脱硫工艺进行分析，该项目采用湿法脱硫及干法脱硫工艺。

2.2.1湿法脱硫工艺

（1）工艺流程

分离器除去颗粒物和水，脱硫液吸收硫化氢；吸收液泵送入再生塔氧化再生，再生液溢流进贫液槽循环吸收；脱硫沼气经过过滤、冷凝脱湿后供发电或锅炉，加压气体通过过滤除尘满足用气要求。

表1沼气净化后工艺要求标准表

沼气混合物	品质
脱硫之后硫化氢含量	≤50ppm
气体中固体杂质粒度	≤3µm
含尘量	<10mg/m3
干燥净化后含湿量	<80%
温度	<40 ℃
压力	18kpa

（2）工艺效果

江北废弃物综合处置中心通过该湿法脱硫系统，可使前期厌氧产生的沼气中硫化氢含量由1900ppm降至50ppm以下。极大的保证了沼气纯度与清洁度，为后续工艺的沼气利用提供有利保障。不仅可以延长设备使用寿命，还能保障处理的尾气按环保要求合规排放。图 1为2022年上半年沼气净化处理量。

图 1 2022年上半年沼气净化处理量分析表

该项目安装实时在线仪器追踪沼气指标，定期清除脱硫过程中的单质硫。改造吨桶，加入隔板和吨袋，压滤机出来的单质硫直接落入吨袋，无溢漏，脱硫液经过过滤后处理。

江北废弃物综合处置中心针对餐厨垃圾处理产生的沼气净化主要为湿法脱硫，该工艺为封闭循环系统，不仅能将沼气的脱硫效果发挥至极致，更能节约成本，保护环境。

2.2.2干法脱硫工艺

干法脱硫工艺采用氧化铁脱硫剂，每60天更换一次，用量为3立方。系统将沼气中的硫化氢含量从200ppm降至10ppm。考虑到成本、剂量和废物处理问题，该工艺仅作为备用，因为湿法脱硫效果好，节约了成本

3.沼气的利用工艺

3.1锅炉系统

江北废弃物综合处置中心利用3台4t/h锅炉将净化后的沼气燃烧产生蒸汽，供给后续工艺设备使用。经过树脂床处理的软水回收部分烟气余热，与燃料热交换产生高温蒸汽，用于餐厨垃圾预处理系统、换热系统和水处理，实现稳定蒸汽供应并节约能源[4-5]。

燃料经燃烧器燃烧产生高温烟气，通过辐射和对流换热后进入尾部换热器，最终排放。锅炉具备二次燃烧和SCR脱硝系统，确保环保要求。

图2锅炉蒸汽产量与耗气量分析图

3.2沼气发电系统

沼气发电采用2台颜巴赫J416沼气发电机组，单机1200kW，和2台缁柴Z170沼气发电机组，单机250kW，总装机容量2900kW。年设计最大发电量可达2540万千瓦时，供自用电，并将多余电量送至国家电网。机组高效、稳定可靠，排放低。

沼气发电系统采用内燃机的运行模式，不但能处理沼气产生电能，还可以通过余热锅炉产生蒸汽供热，通过溴化锂机组制冷为系统提供冷气。项目配备SCR脱硝系统，确保尾气达标排放。

净化后的沼气降低了发电机组成本，延长了设备寿命，节约了耗材。经净化的沼气使机油更耐用，每个换油周期可节约1000L机油，约3万元成本。低硫化氢的沼气减少配件磨损与老化，降低运营费用，确保机组安全运行。

4.3火炬燃烧系统

火炬燃烧系统由火炬本体、阀组管路以及电控装置三大部分组成。

江北废弃物综合处置中心火炬单塔处理量达1200立方/小时，抗风等级12级，耐火高温。采用程控点火技术和火焰探头监测确保正常燃烧，阻火器和紧急切断阀等部件保证火炬安全运行。

江北废弃物综合处置中心选用的两套火炬系统主要作为备用处理装置，在沼气净化设备和锅炉及发电机出现故障或例行维保时应急处理沼气，切实保障项目安全生产。

4.结论

本文介绍了沼气净化及两种利用方式。提纯可供加气站，余热可加工热水、供暖、制冷等，减少能耗、节约运营成本。还有其他利用方式。

江北废弃物综合处置中心通过湿法脱硫净化后的沼气，燃烧产生饱和蒸汽供应各系统，保证工艺稳定运行和安全生产。通过热交换转化为热水供办公楼及宿舍，减少电能消耗。利用清洁的沼气通过燃气内燃机转化为电能，满足自用电需求，并上传至电网，实现节能减排和能源循环利用。

参考文献

[1]方建锋. 沼气利用技术在餐厨垃圾处理项目中的应用[J]. 江西建材, 2016(18):2.

[2]陆冬, 李振华, 雷长发. 餐厨垃圾处理厂沼气资源化利用方式探讨[C]// 全国排水委员会年会. 2012.

[3]董世勇. 我国沼气利用现状与问题分析[J]. 农民致富之友, 2015(15):1.

[4]张淑玲, 岳峥, 马东兵. 沼气利用技术在餐厨垃圾处理项目中的应用[J]. 环境卫生工程, 2014, 22(3):3.

[5]吴仪, 孟素丽, 王文仲,等. 餐厨垃圾处理项目中沼气利用工艺介绍[C]// 中国石油和化工勘察设计协会;全国化工热工设计技术中心站. 中国石油和化工勘察设计协会;全国化工热工设计技术中心站, 2015.

[6]吴桐. 中国城市垃圾、污水处理技术实务[M]. 世界知识出版社, 2001.

作者信息：

徐世杰，男，1990，研究生学历，研究方向：固体废弃物处理技术