Praktyczne metody usuwania siarkowodoru z biogazu. II, Zastosowanie roztworów sorpcyjnych i metod biologicznych

• Autorzy: Żarczyński A. , Rosiak K. , Anielak P. , Ziemiński K. , Wolf W.

Warianty tytułu

EN

Practical methods of removing hydrogen sulfide from biogas. Part II, Application of sorption solutions and biological methods

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Siarkowodór jest powszechnie występującym składnikiem biogazu, który powoduje m. in. Zanieczyszczenie atmosfery, korozję urządzeń stosowanych w biogazowniach oraz ma niekorzystny wpływ na pracę urządzeń kogeneracyjnych. Jego usuwanie przed dalszym przetwarzaniem biogazu jest zatem konieczne ze względów środowiskowych oraz technicznych. W publikacji przedstawiono przegląd metod chemicznych i biochemicznych wykorzystywanych do usuwania siarkowodoru z biogazu.

EN

Hydrogen sulphide is a common component of the biogas resulting in the atmospheric pollution, corrosion of the biogas plants and has a negative effect on the operation of cogeneration equipment. For environmental and technical reasons it should be removed from the biogas prior to further processing. This paper reviews wet chemical and biochemical methods of desulphurization. It follows our previous work on technologies, based on solid sorbents.

Słowa kluczowe

PL

biogaz; biometan; usuwanie siarkowodoru; metody biologiczne; roztwory sorpcyjne dla H2S

EN

biogas; biomethane; hydrogen sulphide removal; biological methods; H2S sorption solutions

• Wydawca: Centrum Badań i Innowacji Pro-Akademia ; Ukrainian Academy of Sciences - Research and Development Centre for Industrial Problems of Development
• Czasopismo: Acta Innovations
• Rocznik: 2015
• Tom: no. 15
• Strony: 57--71
• Opis fizyczny: Bibliogr. 61 poz., il.

Twórcy

autor

Żarczyński A.

• Politechnika Łódzka, Instytut Chemii Ogólnej i Ekologicznej, 90-924 Łódź, ul. Żeromskiego 116

autor

Rosiak K.

• Politechnika Łódzka, Instytut Chemii Ogólnej i Ekologicznej, 90-924 Łódź, ul. Żeromskiego 116 (student)

autor

Anielak P.

• Politechnika Łódzka, Instytut Chemii Ogólnej i Ekologicznej, 90-924 Łódź, ul. Żeromskiego 116

autor

Ziemiński K.

• Politechnika Łódzka, Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywności, 90-924 Łódź, ul. Wólczańska 171/173

autor

Wolf W.

• Politechnika Łódzka, Instytut Chemii Ogólnej i Ekologicznej, 90-924 Łódź, ul. Żeromskiego 116

Bibliografia

• [1] S. Aleksandrow, D. Michalak, Analiza potencjału regionu łódzkiego pod kątem budowy biogazowni, Acta Innovations, 7 (2013), 28-44.
• [2] Ł. Kowalski, B. Smerkowska, A Polish case study for biogas to biomethane upgrading. Combustion Engines, 1 (2012), 15-24.
• [3] J. Piskowska-Wasiak, Uzdatnianie biogazu do parametrów gazu wysokometanowego. Nafta-Gaz, 2(70) (2014), 94-105.
• [4] E. Kociołek-Balawejder, Ł. Wilk, Przegląd metod usuwania siarkowodoru z biogazu. Przemysł Chemiczny, (3)90 (2011), 389-397.
• [5] A. Zawadzka, M. Imbierowicz, Biogaz, ss. 17-31 oraz Technologie i urządzenia dla biogazowni, ss. 153-168, w: Praca zbiorowa (red. E. Kochańska), Inwestowanie w energetykę odnawialną. Aspekty ekologiczne, technologiczne, finansowe i benchmarking. Polska Akademia Nauk, Oddział w Łodzi, Komisja Ochrony Środowiska, Stowarzyszenie Doradców Gospodarczych Pro-Akademia, ISBN 978-83-86492-59-6.
• [6] J. Wilk, Wykorzystanie osadów ściekowych do produkcji biogazu, Aura 5 (2011), 18-20.
• [7] J. Cebula, Wybrane metody oczyszczania biogazu rolniczego i wysypiskowego. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2012. ISBN 978-83-7335-983-3.
• [8] S. Aleksandrow, M. Staniszewska, Znaczenie odnawialnych źródeł energii w globalnej gospodarce oraz ich wpływ na rynek pracy. Acta Innovations, 6 (2013), 41-45.
• [9] P. Wawer, Biogazownia o mocy 1,6 MW. Ekologia i Technika, (5)21 (2013), 204-209.
• [10] R. Pomykała, P. Łyko, Biogaz z odpadów biopaliwem dla transportu - bariery i perspektywy. Chemik, 5 (2013), 454-457.
• [11] D. Zagdański, Realizacja i funkcjonowanie biogazowni rolniczej. Przykład wybranego obiektu. Aura, 6 (2014), 16-18.
• [12] K. Gaj, H. Cybulska-Szulc, Time changeability model of the bog ore sorption ability. Ecological Chemistry and Engineering S, (1)21 (2014), 113-123.
• [13] A. Żarczyński, K. Rosiak, P. Anielak, W. Wolf, Praktyczne metody oczyszczania biogazu z siarkowodoru. Cz. 1. Zastosowanie sorbentów stałych. Acta Innovations, 12 (2014), 24-35; http://www.proakademia.eu/gfx/baza_ wiedzy/255/praktyczne_metody_oczyszczania_biogazu_z_siarkowodoru.pdf.
• [14] M. Vakili, Z. Gholami, F. Gholami, Removal of hydrogen sulfide from gaseous streams by a chemical method using ferric sulfate solution. World Applied Sciences Journal (2)19 (2012), 241-245.
• [15] H. Kuo-Ling, L. Wei-Chih, Ch. Ying-Chien, Ch. Yu-Pei, T. Ching-Ping, Elimination of high concentration hydrogen sulfide and biogas purification by chemical–biological process. Chemosphere, 92 (2013), 1396-1401.
• [16] G. Zając, J. Szyszlak-Bargłowicz, T. Słowik, Produkcja i wykorzystanie biogazu w oczyszczalni ścieków „Hajdów”, Gaz, Woda i Technika Sanitarna, 2 (2013), 93-95.
• [17] M. Zdeb, An Efficiency of H2S Removal from Biogas via Physicochemical and Biological Methods – a Case Study. Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set The Environment Protection), 15 (2013), 551-563.
• [18] L. M. Frare, R. M. Bortoleto, A. N. Mufalo Jr., N. C. Pereira, M. L. Gimenes, Optimum liquid/gas ratio determination for removing H2S from biogas using Fe-EDTA solution. 2nd Mercosur Congres on Chemical Engineering, 4th Mercosur Congres on Process Systems Engineering, Costa Verde, Brasil 2005. http://www.enpromer2005.eq.ufrj.br/nukleo/pdfs/0968_trabalho_968_revisado_final.pdf[dostęp 12.12.2015].
• [19] S. Ermich, E. Pruszyńska, Kompleksowe oczyszczanie biogazu - urządzenie Biosulfex: wyniki eksploatacyjne. Gaz, Woda i Technika Sanitarna, 4 (2008), 6-9.
• [20] M. S. Horikawa, F. Rossi, M.L. Gimenes, C.M.M. Costa, M.G.C. Silva, Chemical absorption of H2S for biogas purification. Brazilian Journal of Chemical Engineering, (3)21 (2004), 415-422.
• [21] R. Saelee, J. Chungsiriporn, J. Intamanee, Ch. Bunyakan, Removal of H2S in biogas from concentrated latex industry with iron(III) chelate in packed kolumn. Songklanakarin Journal of Science and Technology, (2)31 (2009), 195-203.
• [22] Á. Vágó, D. Rippel-Pethő, G. Horváth, I. Tóth, K. Oláh, Removal of hydrogen sulfide from natural gas, a motor vehicle fuel. Hungarian Journal of Industrial Chemistry, (2)39 (2011), 283-287. http://konyvtar.unipannon.hu/hjic/HJIC39_283_287.pdf
• [23] K. Barbusiński, Nadtlenki wapnia i magnezu – zastosowanie do celów komercyjnych i w ochronie środowiska. Chemik, 9 (2006), 433-438.
• [24] Y-J. Chang, Y-T., Chang, H-J. Chen., A method for controlling hydrogen sulfide in water by adding solid phase oxygen. Bioresource Technology, (2)98 (2007), 478-483.
• [25] E. Fischer, H. Gattermann, J. Grope, F. Scholwin, T. Weidele, M. Weithäuser, in: Gasaufbereitung und Verwertungsmöglichkeiten, 106-127, Leitfaden Biogas von der Gewinnung zur Nutzung. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR), Gülzow, Deutschland 2013, http://mediathek.fnr.de/media/downloadable/files/samples/l/e/leitfadenbiogas2013_web_komp.pdf [dostęp 03.12.2015].
• [26] M. L. Prescott, P. J. Harley, A. D. Klein, Microbiology. Ed. 5, New York, NY: McGrew - Hill Companies 2003.
• [27] M. Syed, G. Soreanu, P. Falletta, M. Béland, Removal of hydrogen sulfide from gas streams using biological processes - A review. Canadian Biosystems Engineering/Le génie des biosystèmes au Canada, 48 (2006), 2.1-2.14. http://www.engr. usask.ca/societies/csae/protectedpapers/c0436.pdf
• [28] A. Kamp, P. Stief, H. N. Schulz-Vogt, Anaerobic Sulfide Oxidation with Nitrate by a Freshwater Beggiatoa enrichment culture. Applied Environmental Microbiology (7)72 (2006), 4755-4760.
• [29] M. Montebello, T. Bezerra, R. Rovira, L. Rago, J. Lafuente, X. Gamisans, S Campoy, M. Baeza, D. Gabriel, Operational aspects, pH transition and microbial shifts of a H2S desulfurizing biotrickling filter with random packing material, Chemosphere (11)93 (2013), 2675-2682.
• [30] M. Pawłowska, M. Zdeb, Porównanie efektywności mikrobiologicznego odsiarczania biogazu w bioskruberach i biofiltrach z warstwa nawadnianą, III Kongres Inżynierii Środowiska, Lublin 2008, tom 1, 191-198, http://wis.pol.lublin.pl/kongres3/tom1/21.pdf.
• [31] A. Elias, A. Barona, A. Arreguy, J. Rios, I. Aranguiz, J. Penas, Evaluation of packing material for the biodegradation of H2S and product analysis. Process Biochemistry 37 (2002), 813-820.
• [32] Z. Shareefdeen, B. Herner, S. Wilson,. Biofiltration of nuisance sulfur gaseous odors from meat rendering plant. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 77 (2002), 1296-1299.
• [33] M. Ramírez, J. M. Gómez, G. Aroca, D. Cantero, Removal of hydrogen sulfide by immobilized Thiobacillus thioparus in a biotrickling filter packed with polyurethane foam. Bioresource Technology, 100 (2009), 4989-4995.
• [34] J. Lohwacharin, A.P. Annachhatre, Biological sulfide oxidation in an airlift bioreactor. Bioresource Technology, 101 (2010), 2114-2120.
• [35] R. B. Solcia, M. Ramírez, M. Fernández, D. Cantero, D. Bevilaqua. Hydrogen sulphide removal from air by biotrickling filter using open-pore polyurethane foam as a carrier. Biochemical Engineering Journal, 84 (2014), 1-8.
• [36] G. Soreanu, M. Béland, P. Falletta, K. Edmonson, P. Seto, Laboratory pilot scale study for H2S removal from biogas in an anoxic biotrickling filter. Water Science Technology, 57 (2008), 201-207.
• [37] G. Soreanu, M. Béland, P. Falletta, B. Ventresca, P. Seto, Evaluation of different packing media for anoxic H2S control in biogas. Environmental Technology, 30 (2009), 1249-1259.
• [38] A.M. Montebello, M. Fernández, F. Almenglo, M. Ramírez, D. Cantero, M. Baeza, D. Gabriel, Simultaneous methylmercaptan and hydrogen sulfide removal in the desulfurization of biogas in aerobic and anoxic biotrickling filters. Chemical Engineering Journal, 200-202 (2012), 237-246.
• [39] Centrum Elektroniki Stosowanej „CES” Sp. z o.o., Odsiarczalnie biologiczne, http://www.ces.com.pl/sites/default/files/karty-katalogowe/odsiarczalnia1.pdf [dostęp 2.10.2014].
• [40] M. Fernández, M. Ramírez, R. M. Pérez, J. M. Gómez, D. Cantero, Hydrogen sulphide removal from biogas by an anoxic biotrickling filter packed with Pall rings. Chemical Engineering Journal, 225 (2013), 456–463.
• [41] J. Reyes-Avila, E. Razo-Floresa, J. Gomez, Simultaneous biological removal of nitrogen, carbon and sulfur by denitrification. Water Research, 38 (2004), 3313-3321.
• [42] R. Y. Stanier, J. L. Ingraham, M. L. Wheelis, P. R. Painter, The Microbial World, 5th edition. Englewood Cliffs, NJ.: Prentice-Hall, Inc. 1986.
• [43] P. F. Henshaw, W. Zhu, Biological conversion of hydrogen sulfide to elemental sulfur in a fixed-film continuous flow photo-reactor. Water Research, (15)35 (2001), 3605-3610.
• [44] M. A. Syed, P. F. Henshaw, Effect tube size on performance of fixed-film tubular bioreactor for conversion of hydrogen sulfide to elemental sulfur. Water Research, (8)37 (2003), 1932-1938.
• [45] H. A. Kobayashi, M. Stenstrom, R. A. Mah, Use of photosynthetic bacteria for hydrogen sulfide removal from anaerobic waste treatment effluent. Water Research, (5)17 (1983), 579-587.
• [46] A. Brudniak, M. Dębowski, M. Zieliński, Oczyszczanie i wzbogacanie biogazu w zawiesinie popiołowowodnej. Inżynieria Ekologiczna, 32 (2013), 7-16.
• [47] M. Seredych, Ch. Strydom, T. J. Bandosz, Effect of fly ash addition on the removal of hydrogen sulfide from biogas and air on sewage sludge-based composite adsorbents. Waste Management, (10)28 (2008), 1983-1992.
• [48] J. Cebula, Biogaz purification by sorption techniques. Architecture Civil Engineering Environment, 2 (2009) 95-103.
• [49] J. Dudek, P. Klimek, G. Kołodziejak, J. Niemczewska, J. Zalewska-Bartosz, Technologie energetycznego wykorzystania gazu składowiskowego. USA EPA, Instytut Nafty i Gazu, Kraków 2010; http://www.metmarkt.com/project/2/dws/out/LFG-podrecznik.pdf.
• [50] E. Ryckebosch, M. Drouillon, H. Vervaeren, Techniques for transformation of biogas to biomethane. Biomass and Bioenergy, 35 (2011), 1633-1645.
• [51] A. Rejman-Burzyńska, E. Jędrysik, M. Gądek, Concept of the plant for upgrading biogas to biomethane. Koncepcja instalacji do uzdatniania biogazu do biometanu. Przemysł Chemiczny, (1)92 (2013), 68-72.
• [52] L. B. Allegue, J. Hinge, Biogas upgrading evaluation of methods for H2S removal. Danish Technological, December 2014.
• [53] K. Michalska, A. Kacprzak, Szwedzki model rozwoju innowacyjnych technologii biogazowych oparty na zarządzaniu odpadami. Acta Innovations, 3 (2012), 39-70.
• [54] K. Biernat, W. Gis, P. Grzelak, A. Żółtowski, Możliwości wykorzystania biometanu jako paliwa autobusów miejskich na przykładzie Polski i Szwecji, Przemysł Chemiczny, (7)92 (2013), 1280-1284.
• [55] Electrigaz Technologies Inc., Feasibility Study - Biogas upgrading and grid injection in the Fraser Halley, British Columbia, Final Report 2008; http://www.lifesciencesbc.ca/files/PDF/feasibility_study_biogas.pdf.
• [56] P. Kogut, J. Piekarski, T. Dąbrowski, F. Kaczmarek, Biogas production plants as a method of utilisation of sewage sludge in relation to the Polish legislation. Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set The Environment Protection), 14 (2012), 299-313.
• [57] K. Klemba, Biogazownia jako potencjalne źródło zagrożeń emisjami odorowymi oraz działania prewencyjne. Eliksir, 2(2015), 22-27, http://chemia.p.lodz.pl/Eliksir/Eliksir_nr2.pdf.
• [58] K. Gaj, H. Cybulska-Szulc, F. Knop, M. Steininger, Examination of biogas hydrogen sulphide sorption on a layer of activated bog ore. Environment Protection Engineering, 4(34) (2008), 33-41.
• [59] Q. Huynh, V. Q. Q. Thieu, T. P. Dinh, , S. Akiyoshi, Removal of hydrogen sulfide (H2S) from biogas by adsorption method, 8th Biomas Asia Workshop. November 29 - December 1, 2011, Hanoi, Vietnam, http://www.biomass-asia-workshop.jp/biomassws/08workshop/files/20Fulltext%20-%20H2S.pdf.
• [60] P. Cosoli, M. Ferrone, S. Pricl, M. Fermeglia, Hydrogen sulphide removal from biogas by zeolite adsorption. Part I. GCMC molecular simulations, Chemical Engineering Journal, 145 (2008), 86-92.
• [61] J. Cebula, J. Sołtys, Usuwanie lotnych związków siarki z biogazu wytwarzanego w mikrobiogazowni rolniczej z wykorzystaniem sorbentu haloizytowego. Bałtyckie Forum Biogazu, referat, wrzesień 2012, http://www.imp.gda.pl/BF2012/prezentacje/p254.pdf.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).