CN104147920A - 亚铁络合剂协同好氧反硝化菌处理氮氧化物的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种亚铁络合剂协同好氧反硝化菌处理氮氧化物的装置，其特点是，包括：生物反应塔、喷淋装置、气体供应装置、气体混合罐和循环液储罐；喷淋装置设置在生物反应塔内的顶部；在生物反应塔内置有生物膜，生物膜位于喷淋装置的下方；气体供应装置包括若干个气体钢瓶，多个气体钢瓶的出气口与气体混合罐的进气口连通，气体混合罐的出气口通过控制阀门与生物反应塔下端的配气口连通；生物反应塔下方的出液口通过控制阀门与循环液储罐进液口连通，循环液储罐通过管路的蠕动泵与生物反应塔上部连通，为喷淋装置提供喷淋用的循环液，并回收所述生物反应塔内的液体。具有高效、经济、环保，能够满足同步脱硫脱硝等优点。并提供其方法。

Description

亚铁络合剂协同好氧反硝化菌处理氮氧化物的装置及其方法

技术领域

本发明涉及去除燃煤烟气中氮氧化物的装置及方法，尤其涉及一种亚铁络合剂协同好氧反硝化菌处理氮氧化物的装置及其方法。

背景技术

氮氧化物是一种严重危害人体健康和破坏生态平衡的大气污染物。经济快速发展，能源消耗急剧上升导致NOx排放量日益增多，找到一种有效控制NOx的方法已刻不容缓。

现有技术中，选择性催化还原法、选择性非催化还原法、吸附法、脉冲电晕法和等离子体去除法等都不同程度存在着成本高、效率低及二次污染的问题。络合吸收法虽能高效吸收NOx中95%以上低溶解性的NO，但络合剂却难以有效再生。生物法因投资及运行费用低、产物清洁倍受关注，但由于NO气液传质受限，生物膜自身吸附能力弱，导致最终NOx净化效果不理想。

发明内容

本发明的目的之一是：对现有技术进行有机的组合和创新，提供一种亚铁络合剂协同好氧反硝化菌处理氮氧化物的装置，它以生物和络合吸收法脱氮相结合作为基础，利用亚铁络合剂吸收协同好氧反硝化菌还原脱氮，具有高效、经济、环保，能够满足同步脱硫脱硝的优点。

本发明的目的之二是：提供一种科学合理，适用性强的一种亚铁络合剂协同好氧反硝化菌处理氮氧化物的方法。 

实现上述目的之一所采用的技术方案是：一种亚铁络合剂协同好氧反硝化菌处理氮氧化物的装置，其特征是，它包括：生物反应塔、喷淋装置、气体供应装置、气体混合罐和循环液储罐；所述喷淋装置设置在所述生物反应塔内的顶部；在所述生物反应塔内置有生物膜，所述生物膜位于所述喷淋装置的下方；所述气体供应装置包括若干个气体钢瓶，所述多个气体钢瓶的出气口与气体混合罐的进气口连通，所述气体混合罐的出气口通过控制阀门与生物反应塔下端的配气口连通；所述生物反应塔下方的出液口通过控制阀门与所述循环液储罐进液口连通，所述循环液储罐通过管路的蠕动泵与所述生物反应塔上部连通，为所述喷淋装置提供喷淋用的循环液，并回收所述生物反应塔内的液体。

在所述生物反应塔的侧壁上设有若干个生物膜的填料采样口。

在所述生物反应塔的顶部出口设有与生物反应塔顶部出口通过控制阀门气路连通的氮氧化物测定仪和尾气收集罐。

在所述气体混合罐与生物反应塔下端的配气口相连接的管路上设有用于测定NOx浓度的气体测定仪。

所述循环液储与采样罐连通，循环液储罐和采样罐均置恒温槽内，在循环液储罐和采样罐上分别设有采样口。

在所述采样罐上设有PH监测口。

实现上述目的之二所采用的技术方案是：一种亚铁络合剂协同好氧反硝化菌处理氮氧化物方法，其特征是，它包括以下步骤：

1）将气体供应装置的多个气体钢瓶内存储的氮气、一氧化氮、氧气在气体混合罐内混合形成混合气体；

2)将混合气体通入生物反应塔内；

3)将保存在斜面上的菌株编号为（CGMCC NO：1.00238）的铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）接入KNO₃ 0.6g；KH₂PO₄ 1.0g；MgSO₄·7H₂O 1.0g；琥珀酸钠 2.4g；H₂O 1.0 L；pH 7.0；15%甘油保菌：甘油:菌液=1:3体积比的基础培养基，所述铜绿假单胞菌购自中国普通微生物菌种保藏管理中心，将所述培养基注入循环液储罐向喷淋装置提供喷淋用的循环液； 

4)混合气体与循环液、生物膜充分接触转化后排出，同时反应后的循环液流入循环液储罐内。

本发明的亚铁络合剂协同好氧反硝化菌处理氮氧化物的装置，由于它以生物和络合吸收法脱氮相结合作为基础，利用亚铁络合剂吸收协同好氧反硝化菌还原脱氮，具有高效、经济、环保，能够满足同步脱硫脱硝的优点。

本发明的亚铁络合剂协同好氧反硝化菌处理氮氧化物的方法，具有科学合理，适用性强等优点。

附图说明

图1是本发明的亚铁络合剂协同好氧反硝化菌处理氮氧化物的装置的结构示意图。

图中：1生物反应塔、2喷淋装置、3气体供应装置、4气体混合罐、5循环液储罐、6生物膜、7气体测定仪、8恒温槽、9采样罐、11填料采样口、12氮氧化物测定仪、13尾气收集罐。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明的实施例。

参见图1所示，本发明的亚铁络合剂协同好氧反硝化菌处理氮氧化物的装置，包括：生物反应塔1、喷淋装置2、气体供应装置3、气体混合罐4和循环液储罐5；所述喷淋装置2设置在所述生物反应塔1内的顶部；在所述生物反应塔1内置有生物膜6，所述生物膜6位于所述喷淋装置2的下方；所述气体供应装置3包括若干个气体钢瓶，所述多个气体钢瓶的出气口与气体混合罐4的进气口连通，所述气体混合罐4的出气口通过控制阀门与生物反应塔1下端的配气口连通；所述生物反应塔1下方的出液口通过控制阀门与所述循环液储罐5进液口连通，所述循环液储罐5通过管路的蠕动泵与所述生物反应塔1上部连通，为所述喷淋装置2提供喷淋用的循环液，并回收所述生物反应塔1内的液体。在所述生物反应塔1的侧壁上设有若干个生物膜6的填料采样口11。在所述生物反应塔1的顶部设有与生物反应塔1顶部通过控制阀门气路连通的氮氧化物测定仪12和尾气收集罐13。在所述气体混合罐4与生物反应塔1下端的配气口相连接的管路上设有用于测定NOx浓度的气体测定仪7。所述循环液储罐5与采样罐9连通，循环液储罐5和采样罐9均置恒温槽8内，在循环液储罐5和采样罐9上分别设有采样口。在所述采样罐9上设有PH监测口。

本发明的亚铁络合剂协同好氧反硝化菌处理氮氧化物的方法，包括的步骤有：

1）将气体供应装置的多个气体钢瓶内存储的氮气、一氧化氮、氧气在气体混合罐内混合形成混合气体；

2)将混合气体通入生物反应塔内；

3)将保存在斜面上的菌株编号为（CGMCC NO：1.00238）的铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）接入KNO₃ 0.6g；KH₂PO₄ 1.0g；MgSO₄·7H₂O 1.0g；琥珀酸钠 2.4g；H₂O 1.0 L；pH 7.0；15%甘油保菌：甘油:菌液=1:3体积比的基础培养基，所述铜绿假单胞菌购自中国普通微生物菌种保藏管理中心，将所述培养基注入循环液储罐5向喷淋装置2提供喷淋用的循环液； 

4)混合气体与循环液、生物膜6充分接触转化后排出，同时反应后的循环液流入循环液储罐5内。

在气体供应装置3的若干个气体钢瓶中分别取自NO、N₂、O₂钢瓶，经各自的质量流量计和转子流量计调节后于气体混合罐4内缓冲均匀混合一定时间25-35min，由气体测定仪7测定NOx进口浓度，从生物反应塔1的底部进入，经布气装置曝气，与喷淋用的循环液、填料表面的生物膜6充分接触转化后排出，在生物反应塔1的顶部出口设有与生物反应塔1顶部出口通过控制阀门气路连通的氮氧化物测定仪12和尾气收集罐13。通过氮氧化物测定仪12来测定处理后的进口浓度；循环液储存在循环液储罐5内，恒温水浴锅保持温度恒定，通过蠕动泵将液体在生物反应塔1顶部均匀喷淋，与模拟烟气构成气液逆流的运行状态，有利于提高挂膜和脱氮效果，随后自上而下流回循环液储罐5内构成系统的循环。pH监测口用来随时检测和调控系统的pH值，满足生物生长和反应的需要。

亚铁络合剂中的Fe(Ⅱ)EDTA价格低廉、吸收容量大且速率快，因此，自行配制Fe(Ⅱ)EDTA吸收液，采用傅里叶红外光谱对其表征，证实即为所需的溶液后加入到反应器中。Fe(Ⅱ)EDTA率先吸收烟气中大部分的NO，加快其从气相转入液相的传质速率，这时，在有氧条件下依然能发挥反硝化作用的生物膜将络合态的NO转化成无害的N₂，同时使参与吸收反应的络合剂获得再生；少量的NO2溶于水形成 NO^3-和 NO^2-，在生物反硝化酶的还原下作为氮源被直接去除；另外，鉴于烟气中含有的SO₂可溶于水形成SO₃ ^2-，因此，针对溶液中部分被氧化的Fe(Ⅱ)EDTA，适当调节pH值和SO₃ ^2-浓度来还原产物Fe(Ⅲ)EDTA，以构成有效络合剂的循环，进一步保证整个脱氮系统连续稳定的运行，为今后工业化同步脱硫脱硝提供了可行性。

Fe(Ⅱ)EDTA吸收与好氧反硝化菌还原脱氮相结合，取得了良好的效果，不但NOx净化效率有显著提高，也使被消耗和氧化的Fe(Ⅱ)EDTA得以再生。通过不断优化实验参数，体系中适宜的pH值控制在7.0-7.5范围内，温度为303k，气体停留时间EBRT为79s，循环液流量VL为550mL·min-1，NO浓度为200ppm，O2体积含量3%，Fe(Ⅱ)EDTA的加入量为10mmol·L^-1，SO₃ ^2-浓度维持在3mmol·L^-1 时，保证了络合吸收结合生物还原系统稳定运行，NO_X去除率高达90%以上，SO₂已完全被去除。

Claims (7)

1.一种亚铁络合剂协同好氧反硝化菌处理氮氧化物的装置，其特征是，它包括：生物反应塔、喷淋装置、气体供应装置、气体混合罐和循环液储罐；所述喷淋装置设置在所述生物反应塔内的顶部；在所述生物反应塔内置有生物膜，所述生物膜位于所述喷淋装置的下方；所述气体供应装置包括若干个气体钢瓶，所述多个气体钢瓶的出气口与气体混合罐的进气口连通，所述气体混合罐的出气口通过控制阀门与生物反应塔下端的配气口连通；所述生物反应塔下方的出液口通过控制阀门与所述循环液储罐进液口连通，所述循环液储罐通过管路的蠕动泵与所述生物反应塔上部连通，为所述喷淋装置提供喷淋用的循环液，并回收所述生物反应塔内的液体。

2.根据权利要求1所述的一种亚铁络合剂协同好氧反硝化菌处理氮氧化物的装置，其特征是，在所述生物反应塔的侧壁上设有若干个生物膜的填料采样口。

3.根据权利要求1所述的一种亚铁络合剂协同好氧反硝化菌处理氮氧化物的装置，其特征是，在所述生物反应塔的顶部出口设有与生物反应塔顶部出口通过控制阀门气路连通的氮氧化物测定仪和尾气收集罐。

4.根据权利要求1所述的一种亚铁络合剂协同好氧反硝化菌处理氮氧化物的装置，其特征是，在所述气体混合罐与生物反应塔下端的配气口相连接的管路上设有用于测定NOx浓度的气体测定仪。

5.根据权利要求1所述的一种亚铁络合剂协同好氧反硝化菌处理氮氧化物的装置，其特征是，所述循环液储与采样罐连通，循环液储罐和采样罐均置恒温槽内，在循环液储罐和采样罐上分别设有采样口。

6.根据权利要求5所述的一种亚铁络合剂协同好氧反硝化菌处理氮氧化物的装置，其特征是，在所述采样罐上设有PH监测口。

7.一种亚铁络合剂协同好氧反硝化菌处理氮氧化物方法，其特征是，它包括以下步骤：

1）将气体供应装置的多个气体钢瓶内存储的氮气、一氧化氮、氧气在气体混合罐内混合形成混合气体；

2)将混合气体通入生物反应塔内；

3)将保存在斜面上的菌株编号为（CGMCC NO：1.00238）的铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）接入KNO₃ 0.6g；KH₂PO₄ 1.0g；MgSO₄·7H₂O 1.0g；琥珀酸钠 2.4g；H₂O 1.0 L；pH 7.0；15%甘油保菌：甘油:菌液=1:3体积比的基础培养基，所述铜绿假单胞菌购自中国普通微生物菌种保藏管理中心，将所述培养基注入循环液储罐向喷淋装置提供喷淋用的循环液； 

4)混合气体与循环液、生物膜充分接触转化后排出，同时反应后的循环液流入循环液储罐内。