4. SỬ DỤNG BIOGAS ĐỂ CHẠY ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.Quâ trình hình thănh khí biogas trong hầm
4.9.1.Thiết bị tâch H2S
Trong nghiín cứu năy chúng tôi sử dụng phoi sắt để tâch H2S. Chất năy được EPA (Cục bảo vệ môi trường Mỹ) chứng nhận không gđy ô nhiễm nguồn nước ngầm vă có thể thải trực tiếp ra câc bêi râc. Trước khi sử dụng, phoi sắt được oxy hóa để tạo thănh một lớp oxyt sắt trín bề mặt. Quâ trình năy có thể thực hiện một câch tự nhiín bằng câch phơi phoi sắt ngoăi không khí một thời gian hoặc đốt để tăng tốc độ oxy hóa. Phản ứng oxy hóa phoi sắt diễn ra như sau:
Fe + 1/2 O2 FeO 2Fe + 3/2O2 Fe2O3 3Fe + 2O2 Fe3O4
Oxyt sắt tạo thănh lă hỗn hợp của câc oxyt FeO, Fe2O3, Fe3O4. Câc phản ứng trín có thể được xúc tiến nhanh hơn bằng câch tưới nước trín phoi sắt. Quâ trình oxy hóa sắt đạt yíu cầu khi bề mặt phoi sắt chuyển từ mău xâm sang mău văng xốp, hoặc đỏ xốp.
Khi khí biogas đi qua thiết bị lọc chứa oxyt sắt, H2S được tâch ra theo câc phản ứng sau: Fe2O3 + 3H2S Fe2S3 + 3H2O Fe3O4 + 4H2S FeS +Fe2S3 + 4H2O FeO + H2S FeS + H2O 43
Khả năng tâch H2S của thiết bị giảm dần theo thời gian. Sau 1 tuần sử dụng đầu tiín (trung bình 4 giờ/ngăy), khả năng khử của thiết bị đạt trín 99,4%. Sau 1 thâng sử dụng, hiệu suất của thiết bị vẫn còn đạt trín 98%. Khi hiệu suất của thiết bị giảm thấp, chúng ta có thể tâi sinh lõi lọc bằng câch phơi phoi sắt ngoăi không khí. Phản ứng tâi sinh diễn ra như sau:
Fe2S3 + O2 Fe2O3 + 3S FeS + O2 FeO + S
Phản ứng trín lă phản ứng tỏa nhiệt, có thể tự xảy ra trong điều kiện nhiệt độ môi trường. Để gia tốc quâ trình tâi sinh, chúng ta có thể đốt phoi sắt đê sử dụng trong 15 phút. Tuy nhiín quâ trình năy tạo ra chất khí ô nhiễm SO2:
Fe2S3 + 9/2O2 Fe2O3 + 3SO2 FeS + 3/2O2 FeO + SO2
Phoi sắt có thể được tâi sử dụng từ 3-5 lần.
Phoi sắt sau khi đốt được trộn với vỏ băo cưa với tỉ lệ 4:1 về thể tích, sau đó được cho văo thiết bị lọc H2S (hình 4.3). Với lưu lượng biogas lă 0,86 m3/h, khối lượng phoi sắt sử dụng lă 8kg để lắp đầy một thiết bị bằng PVC có chiều cao 1,5m, đường kính ngoăi 200mm. Tổn thất âp suất trung bình khi qua thiết bị tâch H2S lă 0,3mbar.
Thiết bị như trín đê được sử dụng để lọc khí H2S cho nguồn khí biogas tại Trung tđm bảo trợ xê hội, Đă Sơn, Hòa Khânh Nam, Đă Nẵng. Kết quả phđn tích khí trước vă sau khi đi qua lọc cho ở bảng 4.2. Chúng ta thấy hiệu suất lọc đạt khâ cao (trín 99%).
Hình 4.3 Thiết bị lọc H2S
44
Bảng 4.2 Hiệu quả lọc H2S
Sau 1 giờ sử dụng Sau 20 giờ sử dụng Trước xử lý Sau xử lý Trước xử lý Sau xử lý Hăm lượng H2S
(mg/l) 0,17 0,0005 0,20 0,001
ppm thể tích 112 0,33 132 0,66