CN103100293A - 一种生物法烟气脱硝的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物法烟气脱硝的工艺方法，包括如下过程：烟气与臭氧发生器产生的O3混合，烟气中的NO被O3氧化成NO2，然后将氧化后的烟气通入生物反应器中，进行反硝化反应，NOx气体生成N2后净化排放。本发明方法利用高炉烟气余热作为热源，节约了能源，利用O3作为氧化剂，提高了氧化效率，减小了反应器体积，本发明具有明显的经济效益、社会效益和环境效益。

Description

一种生物法烟气脱硝的工艺方法
技术领域
本发明属于大气污染控制技术领域，具体涉及一种用于生物法烟气脱硝的工艺技术。
背景技术
氮氧化物(NOx)是污染大气的主要污染物之一，主要来自化石燃料的燃烧和硝酸、电镀等工业废气以及汽车排放的尾气，其特点是量大而广，难以治理。NOx主要包括NO、NO2、N2O3、N2O、N2O5等，其中以易造成酸雨的NO、NO2为主。
目前，处理NOx废气的方法主要有液体吸收法、固体吸附法、等离子活化法、催化还原法、生物法等。生物法脱硝具有工艺设备简单、能耗低、费用低廉、无二次污染等优点，此方法正成为国内外研究的热点。但生物法直接处理烟气中的NOx，存在明显的缺陷，由于烟气中的NOx主要以NO形式存在，而NO基本上不溶于水，无法进入到液相介质中，难以被微生物转化，另外，微生物表面吸附能力较差，使得NO的实际净化率很低。
CN1772351A公开了一种含氮氧化物的废气的生物脱硝处理方法。该方法采用生物转鼓反应器处理废气，生物膜生长于转动轴上，菌种接种于反应器底槽内，废气通入反应器空腔中，发生反硝化反应，生成N2后排放。该方法解决了系统中填料堵塞，传质不均的问题。但未解决处理效率低等问题。
2009年第9期《环境工程学报》中发表的文献“生物法同时脱硫脱硝试验研究”公开了采用轻质陶粒生物滴滤塔处理模拟烟气中二氧化硫和NOx的试验研究，试验中对二氧化硫有较好的处理效果，但NOx在保持较高处理效率的前提下，装置的处理负荷较低。
1999年第5期的《环境科学》中发表的文献生物法废气脱硝的研究公开了一种生物法废气脱硝的试验研究，该工艺采用三层生物填料塔，采用反硝化细菌培养挂膜，NOx转化成N2后，从塔顶排出。
上述文献中的一个共同缺点是NO气体均直接通入生物反应器中，由于NO气体不溶于水，所以这些装置都存在处理负荷低，处理效率低的缺点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种生物法烟气脱硝的工艺技术，整个工艺安全节能，装置负荷大，处理效率高，反应器体积小，无二次污染，具有很好的社会效益、经济效益和环境效益。
本发明生物法烟气脱硝的工艺方法，包括如下内容：烟气与臭氧发生器产生的O3混合，烟气中的NO被O3氧化成NO2，然后将氧化后的烟气通入生物反应器中，进行反硝化反应，NOx气体生成N2后净化排放；O3用量为将NO氧化为NO2理论用量的0.9～1.1倍，烟气与臭氧反应温度为100～200℃，反应时间为≧0.5s，一般为1～60s。
本发明方法中，烟气可以是生活锅炉、采暖锅炉、工业锅炉、电厂锅炉及金属冶炼等排放的烟气。
本发明方法中，生物反应器可以是生物滤池或生物滴滤塔等，生物反应器为密闭的反应装置。生物反应器的操作温度为5～45℃，反应时间为30～45s。生物反应器在使用之前接种反硝化菌体，反硝化菌体可以来自于污水处理厂二沉池污泥或市售工程菌种。控制生物反应器内溶解氧小于1mg/L。
本发明方法中，生物反应器内可以按需要补加营养液，营养液一般由葡萄糖、尿素、硫酸镁、氯化钙、硫酸亚铁配制而成。
本发明方法中，生物反应器顶部设置压力调节装置。通过调节生物反应器顶部的压力调节装置，控制反应器内的压力。
通过研究表明，现有的生物脱硝技术中，由于烟气中NO难溶于反应体系，造成了反应效率低，操作成本高等问题。本发明方法通过预氧化处理，将NO氧化为易溶于水的二氧化氮，虽然二氧化氮与水反应生成NO，但经过研究惊人地发现，此时产生NO远比相同量的烟气中的NO更易于发生反硝化，因而总的反硝化脱氮效率明显提高，进而可以大大降低装置规模，减少操作能耗。增加的预氧化反应过程利用烟气的热量，增加的操作费用较少，烟气中的NO含量较低，需要消耗的氧化剂较少，因此综合经济效果远高于烟气直接脱硝技术。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种生物法烟气脱硝的工艺技术，该工艺利用高炉烟气余热做热源，利用O3做氧化剂，生物反应器顶部设置压力调节装置控制烟气的停留时间，完成反硝化反应。此工艺节约能源，处理效率高，装置体积小，节省占地面积。
实施例1
将O3与NO烟气（NO浓度为500mg/m3 ）按摩尔比1:1比例通入到换热气中换热后，使O3的温度达到200~300℃，然后将O3与烟气一起通入NO氧化反应器中，控制烟气在反应器内的停留时间5s，反应结束后将气体通入生物反应器内，此生物反应器为三层填料生物滴滤塔，生物载体为生物陶粒，粒径为1~2mm，采用密闭循环挂膜法挂膜，活性污泥采自中国石油抚顺石油一厂污水处理车间二沉池污泥，采用此污泥培养7d后，接种反硝化菌，驯化培养15d，挂膜成功。需要定时从反应器上部补加营养液，此营养液由葡萄糖、尿素、硫酸镁、氯化钙、硫酸亚铁配制而成。从反应器下部通入空气，控制反应器内溶解氧小于1mg/l，烟气在反应器内的停留时间为45s，NOx的净化效率可以达到90%以上，此工艺具有较好的脱硝效果。
蒋文举等人在生物法废气脱硝研究中，NO未经氧化直接通入填料塔中进行生物脱硝反应，与实施例1相比，烟气不进行预氧化处理，直接进行生物脱硝反应，达到相同的净化效率时，需要的反应时间为6min。
实施例2
   将温度为300℃、NO浓度为350mg/m3的烟气与O3按摩尔比为1：1.1的比例通入换热器，换热到150℃左右，将二者通入氧化反应器中，在氧化反应器内，反应时间为10s，NO被氧化成NO2，然后将氧化反应器出口气体通入生物滤池中，此生物滤池中以活性碳为填料，活性碳为3-8mm的柱状颗粒，密度为0.8mg/m3，填料层高450mm，宽1.2m，填料直接接种中国石油抚顺石油一厂污水处理车间二沉池污泥，7天之内完成挂膜，控制反应器内的温度在30~35℃之间，烟气在反应器内的停留时间为30s，实验过程中不断补加葡萄糖作为碳源，测得反应器出口NOx浓度均小于16mg/m3，去除率达到95%以上，具有很好的脱硝效果。

Claims (10)

1.一种生物法烟气脱硝的工艺方法，其特征在于包括如下内容：烟气与臭氧发生器产生的O3混合，烟气中的NO被O3氧化成NO2，然后将氧化后的烟气通入生物反应器中，进行反硝化反应，NOx气体生成N2后净化排放。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：O3用量为将NO氧化为NO2理论用量的0.9～1.1倍。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：烟气与臭氧反应温度为100～200℃，反应时间为≧0.5s。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：烟气是生活锅炉、采暖锅炉、工业锅炉、电厂锅炉及金属冶炼排放的烟气。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：生物反应器是生物滤池或生物滴滤塔。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于：生物反应器的操作温度为5～45℃，反应时间为30～45s。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：生物反应器在使用之前接种反硝化菌体。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：生物反应器操作时控制生物反应器内溶解氧小于1mg/L。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：生物反应器内补加营养液，营养液由葡萄糖、尿素、硫酸镁、氯化钙、硫酸亚铁配制而成。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：生物反应器顶部设置压力调节装置。
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