CN103285731A - 工业烟气的除尘脱硫脱硝一体化处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种控制工业烟气的除尘脱硫脱硝一体化处理工艺，包括，工业烟气由烟囱进入冷却管进行致冷处理，使得烟气的温度控制在25-30℃，然后进入生物反应室，生物反应器的上部喷孔喷出复合菌液，对工业烟气进行除尘脱硫脱硝净化处理，净化处理后的工业烟气最后经过气体出口排除。通过该工艺进行除尘脱硫脱硝一体化处理，工业能耗降低，环保无污染，投资成本少并且操作流程简单。

Description

工业烟气的除尘脱硫脱硝一体化处理工艺
 
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种工业烟气的除尘脱硫脱硝一体化处理工艺。
 
背景技术
工业烟气是气体和烟尘的混合物，是污染大气的主要原因之一。烟气的成分很复杂，气体中包括硫化物、碳化合物以及氮氧化合物等，烟尘包括燃料的灰分、煤粒、油滴以及高温裂解产物等。因此烟气对环境的污染是多种毒物的复合污染。烟尘对人体的危害性与颗粒的大小有关，对人体产生危害的多是直径小于 10 微米的飘尘，尤其以1-2.5 微米的飘尘危害性最大。烟尘对空气的污染与气象条件关系密切，风、大气稳定度、湍流等与大气污染状况关系密切，此外光化学、生物化学对烟气的污染亦有一定影响。对人体的危害一方面取决于污染物质的组成、浓度、持续时间及作用部位，另一方面取决于人体的敏感性。烟气浓度高是可引起急性中毒，表现为咳嗽、咽痛、胸闷气喘、头痛、眼睛刺痛等，严重者可死亡。最常见的是慢性中毒，引起刺激呼吸道粘膜导致慢性支气管炎等。
我国的工业化进程刚刚起步，是一个工业锅炉生产和使用大国。但是，我国燃煤工业锅炉状况令人堪忧，2010年工业锅炉燃煤排放二氧化硫约1000 万吨、氮氧化合物约200 万吨、粉尘约100 万吨，废渣约9000 万吨，是我国仅次于燃煤发电的第二大煤烟型污染源；其中二氧化硫的浓度可达到50-200ug每立方米，尤其在北方的重工业城市污染更为严重。目前，企业对燃煤污染物的控制主要集中在除尘、脱硫和脱硝。烟气脱硫，指从烟道气或其他工业废气中除去硫氧化物(SO2和SO3)，脱硝是指从燃烧烟气中去除氮氧化物的过程。
现有技术中的烟气脱硫脱硝技术可以分为两类：湿法、干法。湿法烟气脱硫脱硝、SCR、NSCR脱硝技术是当今脱硫脱硝市场的主流。其中氨法、石灰石石膏法、双碱法是湿法脱硫主流技术。上述方法存在工业能耗较高，浪费大量的水资源，占地大，投资多以及流程复杂等缺陷。如何将烟气脱硫脱硝点工业能耗降至最低，并且简单可行环保无污染是现有技术亟待解决的技术问题。
 
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的技术方案是通过如下方法实现的：
一种工业烟气的除尘脱硫脱硝一体化处理工艺，其包括如下步骤：工业烟气由烟囱进入冷却管进行致冷处理，使得烟气的温度控制在25-30℃，然后进入生物反应室，生物反应器的上部喷孔喷出复合菌液，对工业烟气进行除尘脱硫脱硝净化处理，净化处理后的工业烟气最后经过气体出口排出；
所述复合菌液由如下重量分数的的原料菌混合而成：脱氮硫杆菌30%，铜绿假单孢菌20%，嗜酸氧化亚铁硫杆菌15%，枯草芽孢杆菌15%，蜡状芽孢杆菌10%，粪产碱杆菌10%。
上述菌株可为本领域常用的菌，优选地，
所述脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)具体可为优选ATCC 25259（例如参考文献APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, May 2007, p. 3265–3271）；
所述铜绿假单孢菌（Pseudomonas aeruginosa）具体可为铜绿假单孢菌ATCC 15442（例如参见文献Adaptation of Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442 to didecyldimethylammonium bromide induces changes in membrane fatty acid composition and in resistance of cells，Journal of Applied Microbiology，2001）；
所述嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）ATCC  53993（可参见文献A genomic island provides Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 53993 additional copper resistance: a possible competitive advantage. Appl Microbiol Biotechnol. 2011）；
所述枯草芽孢杆菌优选为枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）CGMCC No：0954（例如CN1554744A）；
所述蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）具体可为ATCC 10876（例如New J. Chem., 2007, 31, 748-755）；
所述粪产碱杆菌（Alcaligenes faecalis）为粪产碱杆菌ATCC 31555(例如参见文献Structural studies of an extracellular polysaccharide (S-130) elaborated by Alcaligenes ATCC31555, Carbohydrate Research，1986)。
本发明所述菌种均可以从CGMCC以及美国模式培养物集存库（ATCC）等商业途径购买得到。 
本发明的复合菌液的制备方法包括将上述菌分别制备发酵液（1×108个/ml），按照质量分数混合后即可。
其中各菌种发酵液可以按照常规的培养菌株的方式获得，优选的制备步骤按照如下方式： 
各种菌种的单独扩大培养： 
脱氮硫杆菌接种到培养基上（Na2S2O3 ·5H2O  5 g , KNO3 2 g ,KH2 PO4 2 g , NaHCO3 1 g , MgCl2 ·6H2O  0.5 g ,FeSO4·7H2O  0.01 g ，NH4Cl  0.5g，水1000ml），28-30℃，作一级斜面培养，然后二级种子培养、混合液体发酵培养至产品中活菌数达到1×108个/ml。
铜绿假单胞菌或粪产碱杆菌首先在培养基上，28-30℃，作一级斜面培养，然后二级种子培养、混合发酵培养至产品中活菌数达到1.0×108个/ml，所述培养基成分为：NH4 C1 1.0g，CH3 COONa 3.5g，MgC1 2 0.1g，CaC12 0.1g，KH2 PO4 0.6g，K2 HPO4 0.4g，酵母膏 0.1g，水 1000mI，pH7.2。
嗜酸氧化亚铁硫杆菌于9K培养基((NH4)SO4 3g/L，KCl 0.1g/L，K2HPO4 0.5g/L，Ca(NO3)2 0.01g/L，FeSO4·7H2O 44.43g/L) 28-30℃培养至产品中活菌数达到1.0×108个/ml；
枯草芽孢杆菌或蜡状芽孢杆菌试管种首先接种在牛肉膏蛋白胨培养基上，28-30℃，作一级斜面培养，然后接种到三角瓶里做振荡二级液体培养，然后转入液体发酵罐做三级液体培养，至产品中活菌数达到1.0×108个/ml。
注，上述步骤中菌种扩大培养及制备复合菌液的方法不是唯一的，本领域技术人员可以根据常识选择合适的培养基及扩大培养方法，使活菌数的数量级达到108个/ml，以及按照常规方法制备复合菌液。
本发明取得的有益效果：
本发明采用微生物学技术，对工业烟气进行除尘脱硫脱硝一体化处理，大大降低了工业能耗，减少了浪费水资源的浪费，并且环保无污染，占地面积小，投资成本低并且操作流程简单。本发明制备的复合菌液，成本低廉，配伍合理，相互协同，能够达到较佳的除尘脱硫脱硝效果。
 
附图说明
图1是本发明的除尘脱硫脱硝一体化处理装置的示意图。
图中各部件名称如下：
1、生物反应器，2、冷却管，3、喷孔，4、气体出口。
 
具体实施方式
   以下将采用具体实施例的方式对本发明做进一步的阐述，但是其不应该理解为对本发明核心创新精神的限制。
实施例1
一种控制工业烟气的除尘脱硫脱硝一体化处理工艺，其包括如下步骤：工业烟气由烟囱进入冷却管进行致冷处理，使得烟气的温度控制在25℃，然后进入生物反应室，生物反应器的上部喷孔喷出复合菌液，对工业烟气进行除尘脱硫脱硝净化处理，处理时间为3天，净化处理后的工业烟气最后经过气体出口排出；
所述复合菌液由如下重量分数的的原料菌混合而成：脱氮硫杆菌30%，铜绿假单孢菌20%，嗜酸氧化亚铁硫杆菌15%，枯草芽孢杆菌15%，蜡状芽孢杆菌10%，粪产碱杆菌10%。
选择临沭某化肥厂工业烟气中的NOx浓度370mg/Nm3，SO2的浓度为1200mg/ Nm3，烟尘的浓度为110mg/ Nm3，经过菌液喷洒洗脱工艺后，喷洒量为1L菌液/Nm3烟气，NOx浓度降至30mg/Nm3以下，SO2的浓度降至为300mg/ Nm3以下，烟尘的浓度降至为30mg/ Nm3以下。
 
实施例2
一种控制工业烟气的除尘脱硫脱硝一体化处理工艺，其包括如下步骤：工业烟气由烟囱进入冷却管进行致冷处理，使得烟气的温度控制在30℃，然后进入生物反应室，生物反应器的上部喷孔喷出复合菌液，对工业烟气进行除尘脱硫脱硝净化处理，处理时间为3天，净化处理后的工业烟气最后经过气体出口排出；
所述复合菌液由如下重量分数的的原料菌混合而成：脱氮硫杆菌30%，铜绿假单孢菌20%，嗜酸氧化亚铁硫杆菌15%，枯草芽孢杆菌15%，蜡状芽孢杆菌10%，粪产碱杆菌10%。
脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)具体可为ATCC 25259；铜绿假单孢菌（Pseudomonas aeruginosa）具体可为ATCC 15442；嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）ATCC  53993；枯草芽孢杆菌优选为枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）CGMCC No：0954；蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）具体可为ATCC 10876；粪产碱杆菌（Alcaligenes faecalis）为粪产碱杆菌ATCC 31555。
上述复合菌液的制备方法为：将原料菌分别制备发酵液（发酵液原料菌的浓度为1×108个/ml），按照质量分数混合后即可。
效果验证：选择临沂某钢铁厂锅炉尾气，工业烟气中的NOx浓度430mg/Nm3，SO2的浓度为1540mg/ Nm3，烟尘的浓度为96mg/ Nm3，经过菌液喷洒洗脱工艺后，喷洒量为1L菌液/Nm3烟气，NOx浓度降至40mg/Nm3以下，SO2的浓度降至为230mg/ Nm3以下，烟尘的浓度降至为20mg/ Nm3以下。
通过该生物学方法进行除尘脱硫脱硝一体化处理，大大降低了工业能耗，减少了浪费水资源的浪费，并且环保无污染，占地面积小，投资成本低并且操作流程简单。
 
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方式对本案作了详尽的说明，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所作的修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (3)

1.工业烟气的除尘脱硫脱硝一体化处理工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：工业烟气由烟囱进入冷却管进行致冷处理，使得工业烟气的温度控制在25-30℃，然后进入生物反应室，所述生物反应器的上部喷孔喷出复合菌液，对工业烟气进行除尘脱硫脱硝净化处理，净化处理后的工业烟气最后经过气体出口排出；
所述复合菌液由如下重量分数的的原料菌混合而成：脱氮硫杆菌30%，铜绿假单孢菌20%，嗜酸氧化亚铁硫杆菌15%，枯草芽孢杆菌15%，蜡状芽孢杆菌10%，粪产碱杆菌10%。
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)优选ATCC 25259；所述铜绿假单孢菌（Pseudomonas aeruginosa）优选ATCC 15442；所述嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）优选ATCC 53993；所述枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）优选CGMCC No：0954；所述蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）优选ATCC 10876；所述粪产碱杆菌（Alcaligenes faecalis）优选ATCC 31555。
3.一种用于工业烟气除尘脱硫脱硝的复合菌液，其由如下重量分数的的原料菌混合而成：脱氮硫杆菌30%，铜绿假单孢菌20%，嗜酸氧化亚铁硫杆菌15%，枯草芽孢杆菌15%，蜡状芽孢杆菌10%，粪产碱杆菌10%；
所述脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)优选ATCC 25259；所述铜绿假单孢菌（Pseudomonas aeruginosa）优选ATCC 15442；所述嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）优选ATCC 53993；所述枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）优选CGMCC No：0954；所述蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）优选ATCC 10876；所述粪产碱杆菌（Alcaligenes faecalis）优选ATCC 31555。
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