亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置，其特點是，包括：生物反應塔、噴淋裝置、氣體供應裝置、氣體混合罐和循環(huán)液儲罐；噴淋裝置設(shè)置在生物反應塔內(nèi)的頂部；在生物反應塔內(nèi)置有生物膜，生物膜位于噴淋裝置的下方；氣體供應裝置包括若干個氣體鋼瓶，多個氣體鋼瓶的出氣口與氣體混合罐的進氣口連通，氣體混合罐的出氣口通過控制閥門與生物反應塔下端的配氣口連通；生物反應塔下方的出液口通過控制閥門與循環(huán)液儲罐進液口連通，循環(huán)液儲罐通過管路的蠕動泵與生物反應塔上部連通，為噴淋裝置提供噴淋用的循環(huán)液，并回收所述生物反應塔內(nèi)的液體。具有高效、經(jīng)濟、環(huán)保，能夠滿足同步脫硫脫硝等優(yōu)點。并提供其方法。
【專利說明】亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及去除燃煤煙氣中氮氧化物的裝置及方法，尤其涉及一種亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置及其方法。

【背景技術(shù)】
[0002]氮氧化物是一種嚴重危害人體健康和破壞生態(tài)平衡的大氣污染物。經(jīng)濟快速發(fā)展，能源消耗急劇上升導致NOx排放量日益增多，找到一種有效控制NOx的方法已刻不容緩。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，選擇性催化還原法、選擇性非催化還原法、吸附法、脈沖電暈法和等離子體去除法等都不同程度存在著成本高、效率低及二次污染的問題。絡(luò)合吸收法雖能高效吸收NOx中95%以上低溶解性的NO，但絡(luò)合劑卻難以有效再生。生物法因投資及運行費用低、產(chǎn)物清潔倍受關(guān)注，但由于NO氣液傳質(zhì)受限，生物膜自身吸附能力弱，導致最終NOx凈化效果不理想。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的之一是:對現(xiàn)有技術(shù)進行有機的組合和創(chuàng)新，提供一種亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置，它以生物和絡(luò)合吸收法脫氮相結(jié)合作為基礎(chǔ)，利用亞鐵絡(luò)合劑吸收協(xié)同好氧反硝化菌還原脫氮，具有高效、經(jīng)濟、環(huán)保，能夠滿足同步脫硫脫硝的優(yōu)點。
[0005]本發(fā)明的目的之二是:提供一種科學合理，適用性強的一種亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的方法。
[0006]實現(xiàn)上述目的之一所采用的技術(shù)方案是:一種亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置，其特征是，它包括:生物反應塔、噴淋裝置、氣體供應裝置、氣體混合罐和循環(huán)液儲罐；所述噴淋裝置設(shè)置在所述生物反應塔內(nèi)的頂部；在所述生物反應塔內(nèi)置有生物膜，所述生物膜位于所述噴淋裝置的下方；所述氣體供應裝置包括若干個氣體鋼瓶，所述多個氣體鋼瓶的出氣口與氣體混合罐的進氣口連通，所述氣體混合罐的出氣口通過控制閥門與生物反應塔下端的配氣口連通；所述生物反應塔下方的出液口通過控制閥門與所述循環(huán)液儲罐進液口連通，所述循環(huán)液儲罐通過管路的蠕動泵與所述生物反應塔上部連通，為所述噴淋裝置提供噴淋用的循環(huán)液，并回收所述生物反應塔內(nèi)的液體。
[0007]在所述生物反應塔的側(cè)壁上設(shè)有若干個生物膜的填料采樣口。
[0008]在所述生物反應塔的頂部出口設(shè)有與生物反應塔頂部出口通過控制閥門氣路連通的氮氧化物測定儀和尾氣收集罐。
[0009]在所述氣體混合罐與生物反應塔下端的配氣口相連接的管路上設(shè)有用于測定NOx濃度的氣體測定儀。
[0010]所述循環(huán)液儲與采樣罐連通，循環(huán)液儲罐和采樣罐均置恒溫槽內(nèi)，在循環(huán)液儲罐和采樣罐上分別設(shè)有采樣口。
[0011 ] 在所述采樣罐上設(shè)有PH監(jiān)測口。
[0012]實現(xiàn)上述目的之二所采用的技術(shù)方案是:一種亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物方法，其特征是，它包括以下步驟:
1)將氣體供應裝置的多個氣體鋼瓶內(nèi)存儲的氮氣、一氧化氮、氧氣在氣體混合罐內(nèi)混合形成混合氣體；
2)將混合氣體通入生物反應塔內(nèi)；
3)將保存在斜面上的菌株編號為(CGMCCNO:1.00238)的銅綠假單胞菌(Pseudomonasaeruginosa)接入 KNO3 0.6g ；KH2PO4 1.0g ；MgS04.7H20 1.0g ;琥珀酸鈉 2.4g ；H20 1.0 L ；pH 7.0 ;15%甘油保菌:甘油:菌液=1:3體積比的基礎(chǔ)培養(yǎng)基，所述銅綠假單胞菌購自中國普通微生物菌種保藏管理中心，將所述培養(yǎng)基注入循環(huán)液儲罐向噴淋裝置提供噴淋用的循環(huán)液；
4)混合氣體與循環(huán)液、生物膜充分接觸轉(zhuǎn)化后排出，同時反應后的循環(huán)液流入循環(huán)液儲罐內(nèi)。
[0013]本發(fā)明的亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置，由于它以生物和絡(luò)合吸收法脫氮相結(jié)合作為基礎(chǔ)，利用亞鐵絡(luò)合劑吸收協(xié)同好氧反硝化菌還原脫氮，具有高效、經(jīng)濟、環(huán)保，能夠滿足同步脫硫脫硝的優(yōu)點。
[0014]本發(fā)明的亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的方法，具有科學合理，適用性強等優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:1生物反應塔、2噴淋裝置、3氣體供應裝置、4氣體混合罐、5循環(huán)液儲罐、6生物膜、7氣體測定儀、8恒溫槽、9采樣罐、11填料采樣口、12氮氧化物測定儀、13尾氣收集罐。

【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明的實施例。
[0018]參見圖1所示，本發(fā)明的亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置，包括:生物反應塔1、噴淋裝置2、氣體供應裝置3、氣體混合罐4和循環(huán)液儲罐5 ;所述噴淋裝置2設(shè)置在所述生物反應塔I內(nèi)的頂部；在所述生物反應塔I內(nèi)置有生物膜6，所述生物膜6位于所述噴淋裝置2的下方；所述氣體供應裝置3包括若干個氣體鋼瓶，所述多個氣體鋼瓶的出氣口與氣體混合罐4的進氣口連通，所述氣體混合罐4的出氣口通過控制閥門與生物反應塔I下端的配氣口連通；所述生物反應塔I下方的出液口通過控制閥門與所述循環(huán)液儲罐5進液口連通，所述循環(huán)液儲罐5通過管路的蠕動泵與所述生物反應塔I上部連通，為所述噴淋裝置2提供噴淋用的循環(huán)液，并回收所述生物反應塔I內(nèi)的液體。在所述生物反應塔I的側(cè)壁上設(shè)有若干個生物膜6的填料采樣口 11。在所述生物反應塔I的頂部設(shè)有與生物反應塔I頂部通過控制閥門氣路連通的氮氧化物測定儀12和尾氣收集罐13。在所述氣體混合罐4與生物反應塔I下端的配氣口相連接的管路上設(shè)有用于測定NOx濃度的氣體測定儀7。所述循環(huán)液儲罐5與采樣罐9連通，循環(huán)液儲罐5和采樣罐9均置恒溫槽8內(nèi)，在循環(huán)液儲罐5和采樣罐9上分別設(shè)有采樣口。在所述采樣罐9上設(shè)有PH監(jiān)測口。
[0019]本發(fā)明的亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的方法，包括的步驟有:
1)將氣體供應裝置的多個氣體鋼瓶內(nèi)存儲的氮氣、一氧化氮、氧氣在氣體混合罐內(nèi)混合形成混合氣體；
2)將混合氣體通入生物反應塔內(nèi)；
3)將保存在斜面上的菌株編號為(CGMCCNO:1.00238)的銅綠假單胞菌(Pseudomonasaeruginosa)接入 KNO3 0.6g ；KH2PO4 1.0g ；MgS04.7H20 1.0g ;琥珀酸鈉 2.4g ；H20 1.0 L ；pH 7.0 ;15%甘油保菌:甘油:菌液=1:3體積比的基礎(chǔ)培養(yǎng)基，所述銅綠假單胞菌購自中國普通微生物菌種保藏管理中心，將所述培養(yǎng)基注入循環(huán)液儲罐5向噴淋裝置2提供噴淋用的循環(huán)液；
4)混合氣體與循環(huán)液、生物膜6充分接觸轉(zhuǎn)化后排出，同時反應后的循環(huán)液流入循環(huán)液儲罐5內(nèi)。
[0020]在氣體供應裝置3的若干個氣體鋼瓶中分別取自NO、N2、O2鋼瓶，經(jīng)各自的質(zhì)量流量計和轉(zhuǎn)子流量計調(diào)節(jié)后于氣體混合罐4內(nèi)緩沖均勻混合一定時間25-35min，由氣體測定儀7測定NOx進口濃度，從生物反應塔I的底部進入，經(jīng)布氣裝置曝氣，與噴淋用的循環(huán)液、填料表面的生物膜6充分接觸轉(zhuǎn)化后排出，在生物反應塔I的頂部出口設(shè)有與生物反應塔I頂部出口通過控制閥門氣路連通的氮氧化物測定儀12和尾氣收集罐13。通過氮氧化物測定儀12來測定處理后的進口濃度；循環(huán)液儲存在循環(huán)液儲罐5內(nèi)，恒溫水浴鍋保持溫度恒定，通過蠕動泵將液體在生物反應塔I頂部均勻噴淋，與模擬煙氣構(gòu)成氣液逆流的運行狀態(tài)，有利于提高掛膜和脫氮效果，隨后自上而下流回循環(huán)液儲罐5內(nèi)構(gòu)成系統(tǒng)的循環(huán)。pH監(jiān)測口用來隨時檢測和調(diào)控系統(tǒng)的pH值，滿足生物生長和反應的需要。
[0021]亞鐵絡(luò)合劑中的Fe( II )EDTA價格低廉、吸收容量大且速率快，因此，自行配制Fe( II )EDTA吸收液，采用傅里葉紅外光譜對其表征，證實即為所需的溶液后加入到反應器中。Fe( II )EDTA率先吸收煙氣中大部分的NO，加快其從氣相轉(zhuǎn)入液相的傳質(zhì)速率，這時，在有氧條件下依然能發(fā)揮反硝化作用的生物膜將絡(luò)合態(tài)的NO轉(zhuǎn)化成無害的N2，同時使參與吸收反應的絡(luò)合劑獲得再生；少量的N02溶于水形成勵3_和N02_，在生物反硝化酶的還原下作為氮源被直接去除；另外，鑒于煙氣中含有的SO2可溶于水形成S032—，因此，針對溶液中部分被氧化的Fe ( II ) EDTA，適當調(diào)節(jié)pH值和S032—濃度來還原產(chǎn)物Fe (III) EDTA,以構(gòu)成有效絡(luò)合劑的循環(huán)，進一步保證整個脫氮系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定的運行，為今后工業(yè)化同步脫硫脫硝提供了可行性。
[0022]Fe( II )EDTA吸收與好氧反硝化菌還原脫氮相結(jié)合，取得了良好的效果，不但NOx凈化效率有顯著提高，也使被消耗和氧化的Fe ( II )EDTA得以再生。通過不斷優(yōu)化實驗參數(shù)，體系中適宜的pH值控制在7.0-7.5范圍內(nèi)，溫度為303k，氣體停留時間EBRT為79s，循環(huán)液流量VL為550mL*min-l，NO濃度為200ppm，02體積含量3%，F(xiàn)e ( II )EDTA的加入量為1mmol ?L_1, S032_濃度維持在Smmol.!/1時,保證了絡(luò)合吸收結(jié)合生物還原系統(tǒng)穩(wěn)定運行，NOx去除率高達90%以上，SO2已完全被去除。
【權(quán)利要求】
1.一種亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置，其特征是，它包括:生物反應塔、噴淋裝置、氣體供應裝置、氣體混合罐和循環(huán)液儲罐；所述噴淋裝置設(shè)置在所述生物反應塔內(nèi)的頂部；在所述生物反應塔內(nèi)置有生物膜，所述生物膜位于所述噴淋裝置的下方；所述氣體供應裝置包括若干個氣體鋼瓶，所述多個氣體鋼瓶的出氣口與氣體混合罐的進氣口連通，所述氣體混合罐的出氣口通過控制閥門與生物反應塔下端的配氣口連通；所述生物反應塔下方的出液口通過控制閥門與所述循環(huán)液儲罐進液口連通，所述循環(huán)液儲罐通過管路的蠕動泵與所述生物反應塔上部連通，為所述噴淋裝置提供噴淋用的循環(huán)液，并回收所述生物反應塔內(nèi)的液體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置，其特征是，在所述生物反應塔的側(cè)壁上設(shè)有若干個生物膜的填料采樣口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置，其特征是，在所述生物反應塔的頂部出口設(shè)有與生物反應塔頂部出口通過控制閥門氣路連通的氮氧化物測定儀和尾氣收集罐。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置，其特征是，在所述氣體混合罐與生物反應塔下端的配氣口相連接的管路上設(shè)有用于測定NOx濃度的氣體測定儀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置，其特征是，所述循環(huán)液儲與采樣罐連通，循環(huán)液儲罐和采樣罐均置恒溫槽內(nèi)，在循環(huán)液儲罐和采樣罐上分別設(shè)有采樣口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置，其特征是，在所述采樣罐上設(shè)有PH監(jiān)測口。
7.—種亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物方法，其特征是，它包括以下步驟: 1)將氣體供應裝置的多個氣體鋼瓶內(nèi)存儲的氮氣、一氧化氮、氧氣在氣體混合罐內(nèi)混合形成混合氣體； 2)將混合氣體通入生物反應塔內(nèi)； 3)將保存在斜面上的菌株編號為(CGMCCNO:1.00238)的銅綠假單胞菌(Pseudomonasaeruginosa)接入 KNO3 0.6g ；KH2PO4 1.0g ；MgS04.7H20 1.0g ;琥珀酸鈉 2.4g ；H20 1.0 L ；pH 7.0 ;15%甘油保菌:甘油:菌液=1:3體積比的基礎(chǔ)培養(yǎng)基，所述銅綠假單胞菌購自中國普通微生物菌種保藏管理中心，將所述培養(yǎng)基注入循環(huán)液儲罐向噴淋裝置提供噴淋用的循環(huán)液； 4)混合氣體與循環(huán)液、生物膜充分接觸轉(zhuǎn)化后排出，同時反應后的循環(huán)液流入循環(huán)液儲罐內(nèi)。
【文檔編號】B01D53/84GK104147920SQ201410405877
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】孫墨杰, 李治寬, 于大禹 申請人:東北電力大學