沼氣來源及用途
畜牧及農業廢棄物（包括廢水、廢棄物）所衍生之沼氣(Biogas)燃料，早在1980年代國外已用來產生蒸氣和電力，近幾年全世界經歷石油危機，使能源價格飆漲，同時廢棄物也隨著人口增加而遽升，廢棄物轉再生能源的觀念再次受到重視。其中利用厭氧消化產生之沼氣，可直接燃燒外，對台灣大部分為中、小規模之沼氣產源而言，沼氣發電是具效益也有助於環保的方式，不但可作為「能源商品」，更可降低溫室效應氣體（CH4、CO2）逸散。
然而根據實際調查，台灣地區過去沼氣發電設備遭受硫化氫(Hydrogen Sulfide, H2S)衍生之酸性物質（硫酸）腐蝕，因此設備不是發電效能不彰，就是已完全失去發電功能。因此如何使沼氣生成同時伴隨之高濃度「硫化氫」有效地去除，這是沼氣生質能源再利用的重要課題。
目前國外常使用的工業脫硫法主要為克勞斯法及PSA(Pressure Swing Adsorption)法，都可大量且有效率地進行除硫反應。前者使用於硫化氫處理量15 ton/day以上之大型工業，如石化廠。後者同樣屬於高費用設備（200萬美元以上）及高操作費用之技術，處理量有最低需求限制，如德國Schmack公司（處理量12,000~120,000 m3/day）以及美國Guild Associate公司（處理量14,320~286,400 m3/day）。
台灣在30年前就已發展沼氣發電設備，主要採用水洗法先將硫化氫去除，再進入沼氣發電機進行發電。雖然水洗法操作簡易，且可同步去除二氧化碳，但是水洗法耗水量大，若噴灑水無法平均接觸到沼氣，會造成去除效率差，沼氣發電設備會因為硫化氫去除不穩定，導致管路與發電機組腐蝕。除水洗法之外，傳統處理硫化氫的技術將於本文下述逐一介紹與討論。
沼氣去除硫化氫之方法
傳統處理硫化氫惡臭氣體污染物的技術可大致歸納為焚化法、物理吸附法、化學吸收法和生物濾床法等，而大部分的工業硫化氫廢氣可靠上述方法得到去除效果。工業上常用去除硫化氫之方法介紹如下。
1. 焚化法
氣體於高溫(650~820˚C)下停留0.3~0.6秒，硫化氫可藉由高溫焚化被氧化成為硫氧化物，處理效果快速且氧化效率可達95~99%，但是需要大量的燃料成本。尤其當氣體中含有水分，水的比熱高，因此大部分熱值均浪費在水的蒸發熱中。除此之外亦會衍生其他毒性物質，如重金屬、無機鹽類沉澱等。此法應用於沼氣純化，將導致大量甲烷被燃燒，不適用於沼氣回收發電。
國內/外以生物法去除沼氣硫化氫
沼氣發電是生質綠能產業重要項目，沼氣純化脫硫以防止發電機腐蝕是主要關鍵技術。表二為整理以處理約2,000頭豬場規模，每日約400 m3沼氣，硫化氫濃度約3,000~7,000 ppm之脫硫技術，前三項為單一處理技術之分析比較，後三項則為更進一步的處理效能之比較。
表二、不同脫硫處理技術之比較
傳統水洗法（圖一）是以液體作為吸收介質，常用的液體為水，其原理是利用硫化氫在水中有較高溶解度的特性，以洗滌方式將沼氣中所含硫化氫吸收，並用空氣將洗滌水再生。工研院能資所（現為綠能所）曾於迪化污水廠進行測試，硫化氫濃度由5,000 ppm降至300 ppm，去除效率達90%以上；純化後沼氣中硫化氫濃度低於300 ppm以下，合乎現行天然瓦斯含量標準。另於苗栗縣平順及彭氏二處畜牧場進行測試，去除效率皆達90%以上。沼氣經水洗純化後能有效去除硫化氫及二氧化碳，達到各種使用需求標準，可提升沼氣運用品質及意願，達成沼氣能源之回收利用，並同時解決沼氣排放之污染問題。
圖一、水洗法脫硫系統與簡易沼氣純化發電程序
另一常用的化學法（氧化鐵）脫硫（圖二），是一種簡易、高效、相對低設備成本的脫硫方式，一般適合用於沼氣量小，硫化氫濃度較低...…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
作者：邱聖壹／工研院材化所；曾慶平／國立交通大學
★本文節錄自「工業材料雜誌」372期，更多資料請見下方附檔。