CN109985512A - 氨基酸生产过程中的烟气处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于环保技术领域，公开了氨基酸生产过程中的烟气处理工艺，其包括如下步骤：首先将烟气进行除尘处理，然后经过冷却管进行降温处理，温度降至30‑35℃，然后由下而上进入反应器进行烟气脱硫脱硝处理，处理完毕后，从反应器上部出口排出；所述反应器中设置有微生物填料层。本发明烟气处理工艺简单可行，成本低廉，保障了氨基酸生产的顺利进行。

Description

氨基酸生产过程中的烟气处理工艺
技术领域
本发明属于生物技术领域，具体的，涉及氨基酸生产过程中的烟气处理工艺。
发明内容
发酵制备氨基酸的过程中，会产生大量锅炉烟气。锅炉烟气是气体和烟尘的混合物，是污染居民区大气的主要原因。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。
目前，较成熟的方法一般采用多系统的单独脱除技术（所谓单独脱除是指脱硝与脱硫分步进行），该技术可将烟气中的各种污染物达到较高的去除率，但烟气净化系统庞杂，占地多，设备的投资与运行费用不菲，且难直接净化600℃以上的高温烟气。为此，人们研究了烟气的同步脱硫脱硝技术。
同步脱硫脱硝技术主要有干法、湿法与生物法。脉冲电晕法、电子束辐照法与干式催化法是干法脱硫脱硝中的典型代表，尽管干法具有无二次污染等方面的优势，但也存在处理成本高、投资大以及氨泄漏等方面的问题。湿法技术中研究得较成熟的是钙基吸收剂催化氧化法，该法是在加钙湿法脱硫工艺的基础上发展起来的一种技术，尽管具有工艺简单等优点，但副产硫酸钙等二次污染物以及烟气需要降温处理的缺陷没办法避免。生物法是利用微生物来处理烟气中SO2与NOX的方法，该法具有投资与运行费用低等优点。
近几年，国内外利用从不同生境中分离到的脱硫微生物进行脱硫，包括光合硫细菌、硫杆菌等，最成熟的代表菌是T.f菌(氧化亚铁硫杆菌)，同时进行了微生物脱硫的机理研究。荷兰、德国、日本、美国等国在生物脱硫方面取得了一些成功，据一些生物脱硫方面的文献报导，如1)德国专利号为DE102005025040的文献中，公开了将沼气与来源于光合作用的富氧气体在生化脱硫装置中混合后生化脱硫；2)日本专利专利号为JP2004135579的“沼气生物脱硫系统”中，公开了通过硝化液与沼气逆向接触，吸收、氧化沼气中的硫化氢；3)日本专利号为JP2003062421的“生物脱硫装置”中，公开了将好氧曝气污泥喷入脱硫塔内与含硫气体逆向接触脱硫，脱硫污泥回流入曝气池中进行再生活化。
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缺陷，本发明的目的在于提供了氨基酸生产过程中的烟气处理工艺。
本发明是通过如下技术方案来实现的：
氨基酸生产过程中的烟气处理工艺，其包括如下步骤：
首先将烟气进行除尘处理，然后经过冷却管进行降温处理，温度降至30-35℃，然后由下而上进入反应器进行烟气脱硫脱硝处理，处理完毕后，从反应器上部出口排出；所述反应器中设置有微生物填料层。
具体地，所述微生物填料层按照如下工艺制备而得：
1）将门多萨假单胞菌 ATCC 25411、维氏硝化杆菌 ATCC 14123、弗氏柠檬酸杆菌 ATCC10787、柠檬色短小杆菌ATCC 15828以及嗜酸氧化亚铁硫杆菌 ATCC 23270分别按照常规培养获得1×108CFU/ml的种子液，然后按照2-3:2-3:3-5:5-7的体积比混合得到混合种子液，再按照10%的接种量转到发酵培养基中，30℃培养12h，得到发酵液；
2）将玉米秸秆粉、炉渣粉、粘土以及磷酸溶液按照5-7:10-15:1-2:12-18:5-7的质量比添加到反应釜中，300rpm搅拌15min，然后进入滚筒造粒机造粒，控制粒径为1mm，再置于90℃条件下，烘干60min，制得载体；
3）将发酵液与载体按照2-3:3-5的质量比搅拌混合，然后进行低温干燥，干燥温度为20℃，干燥后含水量为10wt％，制得微生物填料层。
优选地，
所述发酵培养基的配方按质量百分比为：豆粕3%、玉米粉2.5％、葡萄糖2％、K2HPO40.5％、KH2PO4 0.5％、CaCO3 0.01％、MgSO4 0.005％、MnSO4 0.005％，余量为水，pH7.0。
优选地，
所述玉米秸秆粉按照如下步骤制备而得：
将玉米秸秆投入到粉碎机中，粉碎后过100目筛，得到玉米秸秆粉。
优选地，
所述炉渣粉按照如下步骤制备而得：将炉渣投入到粉碎机中，粉碎后过50目筛，得到炉渣粉。
优选地，
所述磷酸溶液的浓度为0.1mol/L。
优选地，
所述粘土的粒径为100目。
上述只是本发明的优选方案。作为次优选的技术方案，本发明对种子液中菌株的数量也没有特别的限制，这可以根据所述环境需要来决定。
本发明所述的菌种属于已知菌株，均可以从ATCC等商业途径购买得到。本发明的各菌种的种子液制备按照本领域的常规培养方式，不是本发明创新点，此处不详述。本发明所用的原料或试剂除特别说明之外，均市售可得。
与现有技术相比较，本发明取得的有益效果主要包括但是并不限于以下几个方面：
本发明的微生物填料由载体和复合菌液组成，通过载体对烟气进行吸附，然后经过微生物反应将烟气进行吸收利用，从而使得载体可以再次进行有效吸附，无需频繁更换，节省了成本和操作流程，使用寿命也大大延长；
本发明将各种能形成优势菌群的菌种，配制成高效的微生物填料，各菌种之间合理配伍，共生协调，互不拮抗，活性高，生物量大，繁殖快，吸附效果好，可以有效脱硫脱硝；
本发明使用了农业废弃物和废弃炉渣作为主要原料，节省了成本，提高了企业的工业附加值，实现了变废为宝；
本发明烟气处理工艺简单可行，成本低廉，保障了氨基酸生产的顺利进行。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
氨基酸生产过程中的烟气处理工艺，其包括如下步骤：
首先将烟气进行除尘处理，然后经过冷却管进行降温处理，温度降至30-35℃，然后由下而上进入反应器进行烟气脱硫脱硝处理，处理完毕后，从反应器上部出口排出；所述反应器中设置有微生物填料层；
所述微生物填料层按照如下工艺制备而得：
1）将门多萨假单胞菌 ATCC 25411、维氏硝化杆菌 ATCC 14123、弗氏柠檬酸杆菌 ATCC10787、柠檬色短小杆菌ATCC 15828以及嗜酸氧化亚铁硫杆菌 ATCC 23270分别按照常规培养获得1×108CFU/ml的种子液，然后按照2:2:3:5:5的体积比混合得到混合种子液，再按照10%的接种量转到发酵培养基中，30℃培养12h，得到发酵液；所述发酵培养基的配方按质量百分比为：豆粕3%、玉米粉2.5％、葡萄糖2％、K2HPO4 0.5％、KH2PO4 0.5％、CaCO3 0.01％、MgSO4 0.005％、MnSO4 0.005％，余量为水，pH7.0；
2）将玉米秸秆投入到粉碎机中，粉碎后过100目筛，得到玉米秸秆粉；将炉渣投入到粉碎机中，粉碎后过50目筛，得到炉渣粉；将玉米秸秆粉、炉渣粉、粘土以及磷酸溶液按照5:10:1:12的质量比添加到反应釜中，300rpm搅拌15min，然后进入滚筒造粒机造粒，控制粒径为1mm，再置于90℃条件下，烘干60min，制得载体；所述磷酸溶液的浓度为0.1mol/L；所述粘土的粒径为100目；
3）将发酵液与载体按照2:3的质量比搅拌混合，然后进行低温干燥，干燥温度为20℃，干燥后含水量为10wt％，制得微生物填料层。
实施例2
氨基酸生产过程中的烟气处理工艺，其包括如下步骤：
首先将烟气进行除尘处理，然后经过冷却管进行降温处理，温度降至30-35℃，然后由下而上进入反应器进行烟气脱硫脱硝处理，处理完毕后，从反应器上部出口排出；所述反应器中设置有微生物填料层；
所述微生物填料层按照如下工艺制备而得：
1）将门多萨假单胞菌 ATCC 25411、维氏硝化杆菌 ATCC 14123、弗氏柠檬酸杆菌 ATCC10787、柠檬色短小杆菌ATCC 15828以及嗜酸氧化亚铁硫杆菌 ATCC 23270分别按照常规培养获得1×108CFU/ml的种子液，然后按照3:3:5:7:7的体积比混合得到混合种子液，再按照10%的接种量转到发酵培养基中，30℃培养12h，得到发酵液；所述发酵培养基的配方按质量百分比为：豆粕3%、玉米粉2.5％、葡萄糖2％、K2HPO4 0.5％、KH2PO4 0.5％、CaCO3 0.01％、MgSO4 0.005％、MnSO4 0.005％，余量为水，pH7.0；
2）将玉米秸秆投入到粉碎机中，粉碎后过100目筛，得到玉米秸秆粉；将炉渣投入到粉碎机中，粉碎后过50目筛，得到炉渣粉；将玉米秸秆粉、炉渣粉、粘土以及磷酸溶液按照7:15:2:18的质量比添加到反应釜中，300rpm搅拌15min，然后进入滚筒造粒机造粒，控制粒径为1mm，再置于90℃条件下，烘干60min，制得载体；所述磷酸溶液的浓度为0.1mol/L；所述粘土的粒径为100目；
3）将发酵液与载体按照3:5的质量比搅拌混合，然后进行低温干燥，干燥温度为20℃，干燥后含水量为10wt％，制得微生物填料层。
实施例3
进入反应器之前的烟气组成为：氧气11％，二氧化硫967mg/m3，氮氧化物1249mg/m3，烟尘293mg/m3；进入反应器的烟气流速为 10L/min。
设置对照组：对照组1：仅采用载体作为填料层，不添加菌剂，其余同实施例1；对照组2：采用常规的活性炭吸附剂作为填料层；对照组3：载体选用硅藻土，其余同实施例1。反应器空速为4000h-1，测定烟气各组分的去除率，具体见表1：
表1
组别 烟尘去除率% SO<sub>2</sub>去除率% NOx去除率% 使用寿命（天）
实施例1 98.3 97.9 99.2 50
对照组1 79.1 68.5 73.6 6
对照组2 83.6 73.4 66.3 4
对照组3 97.2 93.8 97.1 40
结论：本发明通过微生物填料层对烟气进行净化处理，然后经过微生物反应将烟气中的污染物去除，从而使得载体可以再次进行有效吸附，无需频繁更换，节省了成本和操作流程；本发明较常规的活性炭吸附净化效果更好，使用寿命也大大延长；本发明载体的吸附净化效果较常规的硅藻土更好。
实施例4
本发明还验证了各菌株的性能：
实验组：实施例2的微生物填料层；对照组1：不添加门多萨假单胞菌，其余同实施例2；对照组2：不添加维氏硝化杆菌，其余同实施例2；对照组3：不添加弗氏柠檬酸杆菌，其余同实施例2；对照组4：不添加柠檬色短小杆菌，其余同实施例2；对照组5：不添加嗜酸氧化亚铁硫杆菌，其余同实施例2；
进入反应器之前的烟气组成为：氧气11％，二氧化硫967mg/m3，氮氧化物1249mg/m3，烟尘293mg/m3；进入反应器的烟气流速为 10L/min。各组别效果见表2：
表2
组别 烟尘去除率% SO<sub>2</sub>去除率% NOx去除率%
实验组 98.5 97.4 99.1
对照组1 93.6 91.7 94.8
对照组2 95.6 94.4 74.3
对照组3 96.7 90.2 89.2
对照组4 95.8 92.6 86.5
对照组5 97.2 77.1 93.8
结论：经过对比，本发明实施例2制备的微生物填料层对烟气的处理效果最佳，效果优于对照组1-5的四种菌株组合方式，说明本发明选用的五种菌株可以协调共生，相互促进，提高对烟气的处理能力。
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 (7)

1.氨基酸生产过程中的烟气处理工艺，其包括如下步骤：
首先将烟气进行除尘处理，然后经过冷却管进行降温处理，温度降至30-35℃，再由下而上进入反应器进行烟气脱硫脱硝处理，处理完毕后，从反应器上部出口排出；所述反应器中设置有微生物填料层。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述微生物填料层按照如下工艺制备而得：
1）将门多萨假单胞菌、维氏硝化杆菌、弗氏柠檬酸杆菌、柠檬色短小杆菌以及嗜酸氧化亚铁硫杆菌分别按照常规培养获得1×108CFU/ml的种子液，然后按照2-3:2-3:3-5:5-7:5-7的体积比混合得到混合种子液，再按照10%的接种量转到发酵培养基中，30℃培养12h，得到发酵液；
2）将玉米秸秆粉、炉渣粉、粘土以及磷酸溶液按照5-7:10-15:1-2:12-18的质量比添加到反应釜中，300rpm搅拌15min，然后进入滚筒造粒机造粒，控制粒径为1mm，再置于90℃条件下，烘干60min，制得载体；
3）将发酵液与载体按照2-3:3-5的质量比搅拌混合，然后进行低温干燥，干燥温度为20℃，干燥后含水量为10wt％，制得微生物填料层。
3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述发酵培养基的配方按质量百分比为：豆粕3%、玉米粉2.5％、葡萄糖2％、K2HPO4 0.5％、KH2PO4 0.5％、CaCO3 0.01％、MgSO40.005％、MnSO4 0.005％，余量为水，pH7.0。
4.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述玉米秸秆粉按照如下步骤制备而得：
将玉米秸秆投入到粉碎机中，粉碎后过100目筛，得到玉米秸秆粉。
5.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述炉渣粉按照如下步骤制备而得：将炉渣投入到粉碎机中，粉碎后过50目筛，得到炉渣粉。
6.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述磷酸溶液的浓度为0.1mol/L。
7.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述粘土的粒径为100目。
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