An efficiency of H2S removal from biogas via physicochemical and biological methods – a case study

Celem pracy było porównanie dwóch instalacji w aspekcie oceny ich efektywności w usuwaniu siarkowodoru z biogazu powstałego na skutek fermentacji osadów ściekowych w oczyszczalni ścieków „Hajdów” w Lublinie. W pracy zwrócono uwagę na coraz większe zainteresowanie odnawialnymi źródłami energii, użycie których powoduje zmniejszenie zużywania paliw kopalnianych. Stosowanie źródeł odnawialnych nie powoduje zanieczyszczenia atmosfery ditlenkiem węgla, emitowanym wskutek procesów spalania. Podczas beztlenowego rozkładu osadów ściekowych powstaje biogaz, czyli mieszanina głównie metanu, ditlenku węgla oraz gazów śladowych. Jednym z mikrozanieczyszczeń występującym w biogazie jest siarkowodór (H2S). Siarkowodór jest gazem bezbarwnym i palnym, bardzo toksycznym i niebezpiecznym dla organizmów żywych. Usuwanie siarkowodoru z biogazu prowadzone jest głównie ze względów zdrowotnych, ale zapobiega także korozji materiałów i zanieczyszczeniu atmosfery oraz wpływa na wzrost wartości kalorycznej biogazu. Wiele jest sposobów prowadzenia odsiarczania. O wyborze procesu decydują głównie skład gazu, jego temperatura oraz ciśnienie. Do usuwania siarkowodoru stosowane są metody fizyczne, chemiczne i biologiczne. Wadą metod fizycznych, chemicznych i biochemicznych są wysokie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne, wysokie koszty niezbędnych środków chemicznych oraz problemy z zagospodarowaniem odpadów. Najbardziej atrakcyjnymi wydają się być metody biologiczne, które charakteryzują się niskimi nakładami kapitałowymi oraz brakiem negatywnego wpływu na środowisko. Mechaniczno-biologiczna oczyszczalnia ścieków komunalnych „Hajdów” w Lublinie charakteryzuje się średnim dobowym przepływem ścieków na poziomie około 60000 m3/d. Powstaje tam 100 ton mechanicznie odwodnionego osadu dziennie. Wynikiem jego beztlenowego rozkładu jest powstający biogaz, wymagający odsiarczenia. W pracy porównano skuteczności usuwania siarkowodoru z biogazu na złożu rudy darniowej oraz w biologicznej stacji odsiarczania firmy AAT (Abwasser und Abfalltechnik GmbH). Biologiczna stacja odsiarczania zastąpiła rudę darniowa, którą usunięto w czerwcu 2008 r. ze względu na wysokie koszty jej zakupu oraz duże ilości odpadów powstających przy jej wymianie. Dane dotyczące efektywności usuwania H2S z biogazu na rudzie darniowej udostępnione zostały przez administratora oczyszczalni "Hajdów". Na skutek reakcji siarkowodoru ze związkami żelaza na rudzie darniowej wytrącały się siarczki żelaza. Na skutek tego, konieczne było częste wymienianie rudy, czego wynikiem były wysokie koszty eksploatacyjne i problem z zagospodarowaniem odpadów. Dane dotyczące skuteczności odsiarczania biogazu w odsiarczalni biologicznej zebrano z okresu ośmiu miesięcy pomiarów. Biologiczna stacja odsiarczania składa się z wysokiego zbiornika wypełnionego plastikowymi pierścieniami, stanowiącymi bazę dla rozwoju mikroorganizmów utleniających siarkę. Skuteczności usuwania siarkowodoru z biogazu wyliczano z różnicy jego stężenia przed wejściem na stację odsiarczania i po wyjściu ze stacji. Stwierdzono, że obie metody (fizykochemiczna i biologiczna) są skuteczne w odsiarczaniu biogazu. Średnia skuteczność usuwania siarkowodoru z biogazu na rudzie darniowej wyniosła 82.5%, podczas gdy w biologicznej stacji odsiarczania: 98.6%. W aktualnie pracującej stacji odsiarczania skuteczność usuwania H2S była wyższa o 16% w stosunku do skuteczności odsiarczania na rudzie darniowej. W okresie ośmiomiesięcznych pomiarów prowadzonych w biologicznej stacji odsiarczania nie stwierdzono wpływu pH i temperatury na skuteczność usuwania siarkowodoru z biogazu.