CN114191964B - 一种烟气脱硝的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于烟气处理技术领域，提供了一种烟气脱硝的方法。本发明提供的烟气脱硝的方法包括：在厌氧氨氧化菌的作用下，将含氮氧化物烟气和氨氮水进行厌氧氨氧化反应，实现烟气的脱硝。本发明提供的方法，在厌氧氨氧化菌的作用下，实现烟气中氮氧化物的去除，操作简单；且一般烟气脱硝的厂区，均会产生含氨氮的废水，本发明的方法可以就地解决氨氮水的排放问题，能耗低；且厌氧氨氧化反应的温度低，也降低了能耗。另外，厌氧氨氧化反应效率高，氨逃逸率低。此外，本发明提供的方法操作简单。
Description
技术领域
本发明涉及烟气处理技术领域，尤其涉及一种烟气脱硝的方法。
背景技术
工业化过程中大量烟气的产生是导致全球温室效应的元凶之一。烟气中的主要污染物为氮氧化物(NO、NO2、N2O)、二氧化硫、粉尘颗粒物。
目前常用的烟气脱硝方法有选择性催化还原法(SCR)和非选择性催化还原法(SNCR)。SCR法需要使用催化剂，且需要将温度控制在300～400℃范围内，而且还要控制反应过程中烟气中氨的用量，该方法能耗大，涉及到催化剂的选择，过程复杂且会造成资源的浪费。
SNCR不涉及催化剂的选择使用，但是其需要温度保证在850～1000℃范围内，且氨的逃逸速率也比较高；高能耗以及较高氨的逃逸速率也会造成环境的污染以及资源的浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种烟气脱硝的方法，本发明提供的烟气脱硝方法利用厌氧氨氧化反应进行烟气的脱硝，能耗低、过程简单；氨逃逸率低。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种烟气脱硝的方法，包括以下步骤：
在厌氧氨氧化菌的作用下，将含氮氧化物烟气和氨氮水进行厌氧氨氧化反应，实现烟气的脱硝。
优选地，所述氨氮水中NH4 +和含氮氧化物烟气中一氧化氮的摩尔比为(0.8～1.2)：1。
优选地，所述含氮氧化物烟气中：SOx≤15kg/h，颗粒物≤2.2kg/h，NOx14～25kg/h。
优选地，所述氨氮水中，NH4 +的浓度为200～1000mg/L。
优选地，所述厌氧氨氧化反应的温度为30～35℃。
优选地，所述厌氧氨氧化反应在膜反应器中进行；所述膜反应器包括壳体和若干膜管件；所述膜管件上设置有膜丝，所述膜丝上附着有厌氧氨氧化菌。
优选地，所述厌氧氨氧化菌以Candidatus Brocadia为主。
优选地，所述厌氧氨氧化菌来自污泥；所述污泥的VSS/SS值为0.75～0.95；所述污泥的接种量为所述膜反应器有效体积的1/5～1/3；所述污泥的接种浓度为3000～10000mg/L。
优选地，所述污泥取自SBR反应器；所述SBR反应器的负荷为0.8～1.0kgN/m3·d。
优选地，所述含氮氧化物烟气在膜反应器中的停留时间为5～10s。
本发明提供了一种烟气脱硝的方法，包括以下步骤：在厌氧氨氧化菌的作用下，将含氮氧化物烟气和氨氮水进行厌氧氨氧化反应，实现烟气的脱硝。本发明提供的方法，在厌氧氨氧化菌的作用下，实现烟气中氮氧化物的去除，操作简单；且一般烟气需要脱硝的厂区，均会产生含氨氮的废水，本发明的方法可以就地解决氨氮水的处理问题，能耗低；且厌氧氨氧化反应的温度低，也降低了能耗。另外，厌氧氨氧化反应效率高，氨逃逸率低。此外，本发明提供的方法操作简单。
附图说明
图1为本发明烟气脱硝的方法使用的膜反应器结构示意图；
图2为本发明烟气脱硝的方法使用的系统示意图；
其中，1为膜反应器，11为壳体，12为膜管件，121为膜丝，13为进水口，14为污泥出口，15为反冲洗水进水口，16为进气口，17为错流口，18为出气口，19为出水口；2为氨氮水容器，3为脱硫塔，4为出水容器。
具体实施方式
本发明提供了一种烟气脱硝的方法，包括以下步骤：
在厌氧氨氧化菌的作用下，将含氮氧化物烟气和氨氮水进行厌氧氨氧化反应，实现烟气的脱硝。
在本发明中，如无特殊说明，本发明所用原料均优选为市售产品。
在本发明中，所述氨氮水中NH4 +和含氮氧化物烟气中一氧化氮的摩尔比优选为(0.8～1.2)：1。
在本发明中，所述含氮氧化物烟气中：SOx优选≤15kg/h，颗粒物优选≤2.2kg/h，NOx 14～25kg/h。在本发明中，所述含氮氧化物烟气中NOx包括一氧化氮、一氧化二氮和二氧化氮；所述含氮氧化物烟气中NOx中一氧化氮的质量含量≥90％。本发明控制含氮氧化物烟气中硫化物的目的是为了保证厌氧氨氧化反应的顺利进行，防止硫化物的含量过多导致的厌氧氨氧化反应中pH值为酸性反应效率降低。本发明控制含氮氧化物烟气中颗粒物的浓度是为了延长膜反应器的使用寿命。
在本发明中，所述氨氮水中，NH4 +的浓度为200～1000mg/L。
在本发明中，所述厌氧氨氧化反应的温度优选为30～35℃。
在本发明中，所述厌氧氨氧化反应优选在膜反应器中进行。在本发明中，所述膜反应器的结构示意图如图1所示。在本发明中，所述膜反应器优选包括壳体11和若干膜管件12；所述膜管件12上设置有膜丝121。在本发明中，所述膜丝121的孔径优选为0.1μm。在本发明中，所述膜丝上附着有厌氧氨氧化菌。
在本发明中，所述厌氧氨氧化菌优选以Candidatus Brocadia为主。
在本发明中，所述厌氧氨氧化菌优选来自污泥。在本发明中，所述污泥的VSS/SS值优选为0.75～0.95，具体优选为0.91。在本发明中，所述污泥的接种量优选为所述膜反应器有效体积的1/5～1/3，具体优选为1/5。在本发明中，所述污泥的接种浓度(MILSS)优选为3000～10000mg/L，进一步优选为4000～8000mg/L。
在本发明中，所述污泥优选取自SBR反应器。在本发明中，所述SBR反应器的负荷优选为0.8～1.0kgN/m3·d，具体优选为0.97kgN/m3·d。
在本发明中，膜管件中的膜丝为厌氧氨氧化菌提供了良好的附着载体，厌氧氨氧化菌在膜丝上附着，并在其上利用氨氮废水以及烟气中的NOX进行正常的生命代谢，其代谢过程中会分泌代谢产物，在代谢产物的作用下，厌氧氨氧化细菌不断聚集，形成大的聚合体，最终形成由厌氧氨氧化细菌以及细菌分泌的代谢产物组成的具有抵抗外界冲击能力、相对稳定的生物膜。
在本发明中，所述膜反应器中优选还设置有进水口13，污泥出口14，反冲洗水进水口15，进气口16，错流口17，出气口18和出水口19。
在本发明中，所述含氮氧化物烟气通过进气口16进入所述膜反应器1；所述氨氮水通过进水口13进入所述膜反应器1。
在本发明中，所述含氮氧化物烟气在膜反应器中的停留时间优选为5～10s，进一步优选为6s。
在本发明中，所述氨氮水的流速优选为0.1～1m3/h。
在本发明中，所述氨氮水进入膜反应器前优选存储于氨氮水容器2中。
在本发明中，所述含氮氧化物烟气优选来自于脱硫塔3。
图2为本发明提供的脱硝的方法使用的系统示意图；其中，1为膜反应器，2为氨氮水容器，3为脱硫塔，4为出水容器；所述氨氮水容器2和膜反应器1之间、脱硫塔3和膜反应器1之间、出水容器4和膜反应器1之间、各进出口之间的管道上优选根据需要设置阀门或者泵体。
下面结合系统对本发明提供的脱硝方法进行说明：
氨氮水容器2中的氨氮水通过进水口13进入膜反应器1中，当氨氮水流量过多时，所述氨氮水通过错流口17回流至氨氮水容器。
经脱硫塔3脱硫处理的含氮氧化物烟气通过进气口16进入膜反应器1，在厌氧氨氧化菌的作用下，和氨氮水发生厌氧氨氧化反应产生N2，产生的N2以及其他气体通过出气口18溢出至空气或收集利用。
经过膜反应器1处理后的氨氮水通过出水口19进入出水容器4。
当膜管件堵塞或被污染，导致膜反应器的功能受影响时，清水通过反冲洗水进水口15进入膜反应器并进行冲洗；所述冲洗的方式优选包括气水反冲洗、气反冲洗或水反冲洗。
经过膜反应器1处理后产生的固体通过污泥出口14排出。
下面结合实施例对本发明提供的烟气脱硝的方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
氨氮水中，NH4 +的浓度为260mg/L。
模拟含氮氧化物烟气中，NO为300ppm。
氨氮水通过进水口进入膜反应器，含氮氧化物烟气通过进气口进入膜反应器，并与膜反应器中的氨氮水接触并进行厌氧氨氧化反应，含氮氧化物烟气在膜反应器中的停留时间为6s；通过控制氨氮水的流速控制膜反应器中，来自氨氮水中的NH4 +和来自模拟含氮氧化物烟气中一氧化氮的摩尔比为0.8～1.2：1；膜反应器的温度为33℃，膜反应器中厌氧氨氧化菌(以CandidatusBrocadia为主)来自污泥接种，污泥取自负荷为0.97kgN/m3·d的SBR反应器；污泥的VSS/SS值为0.91；污泥的接种量为膜反应器有效体积的1/5；污泥的接种浓度为4000mg/L；产生的净化气体直接由膜反应器出气口排出，产水通过膜反应器出水口排出。
处理14h后，出水中经检测：NH4 +由260mg/L降低至15mg/L，符合废水排放标准；净化气体中NO的浓度为50ppm，符合烟气排放标准。
实施例2
氨氮水中，NH4 +的浓度为400mg/L。
模拟含氮氧化物烟气中，NO为800ppm。
氨氮水通过进水口进入膜反应器，含氮氧化物烟气通过进气口进入膜反应器，并与膜反应器中的氨氮水接触并进行厌氧氨氧化反应，含氮氧化物烟气在膜反应器中的停留时间为6s；通过控制氨氮水的流速控制膜反应器中，来自氨氮水中的NH4 +和来自含氮氧化物烟气中一氧化氮的摩尔比为0.8～1.2：1；膜反应器的温度为33℃，膜反应器中厌氧氨氧化菌(以CandidatusBrocadia为主)来自污泥接种，污泥取自负荷为0.97kgN/m3·d的SBR反应器；污泥的VSS/SS值为0.91；污泥的接种量为膜反应器有效体积的1/5；污泥的接种浓度为4000mg/L；产生的净化气体直接由膜反应器出气口排出，产水通过膜反应器出水口排出。
处理14h后，出水中经检测：NH4 +由400mg/L降低至20mg/L，符合废水排放标准；净化气体中氮氧化物的浓度为70ppm，符合烟气排放标准。
实施例3
氨氮水中，NH4 +的浓度为400mg/L。
模拟含氮氧化物烟气中，SOx为15kg/h；NO 800ppm。
氨氮水通过进水口进入膜反应器，含氮氧化物烟气通过进气口进入膜反应器，并与膜反应器中的氨氮水接触并进行厌氧氨氧化反应，含氮氧化物烟气在膜反应器中的停留时间为6s；通过控制氨氮水的流速控制膜反应器中，来自氨氮水中的NH4 +和来自含氮氧化物烟气中一氧化氮的摩尔比为0.8～1.2：1；膜反应器的温度为33℃，膜反应器中厌氧氨氧化菌(以CandidatusBrocadia为主)来自污泥接种，污泥取自负荷为0.97kgN/m3·d的SBR反应器；污泥的VSS/SS值为0.91；污泥的接种量为膜反应器有效体积的1/5；污泥的接种浓度为8000mg/L；产生的净化气体直接由膜反应器出气口排出，产水通过膜反应器出水口排出。
处理14h后，出水中经检测：NH4 +由400mg/L降低至20mg/L，符合废水排放标准；净化气体中氮氧化物的浓度为NO 20ppm，符合烟气排放标准。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种烟气脱硝的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在厌氧氨氧化菌的作用下，将含氮氧化物烟气和氨氮水进行厌氧氨氧化反应，实现烟气的脱硝；
所述厌氧氨氧化反应在膜反应器中进行；所述膜反应器包括壳体和若干膜管件；所述膜管件上设置有膜丝，所述膜丝上附着有厌氧氨氧化菌；所述膜反应器中还设置有进水口，污泥出口，反冲洗水进水口，进气口，错流口，出气口和出水口；
所述氨氮水中，NH4 +的浓度为200～1000mg/L；
所述厌氧氨氧化菌以Candidatus Brocadia为主；
所述厌氧氨氧化菌来自污泥；所述污泥的VSS/SS值为0.75～0.95；所述污泥的接种量为所述膜反应器有效体积的1/5～1/3；所述污泥的接种浓度为3000～10000mg/L；
所述污泥取自SBR反应器；所述SBR反应器的负荷为0.8～1.0kgN/m3·d；
含氨氮的废水来自脱硝的厂区。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氨氮水中NH4 +和含氮氧化物烟气中一氧化氮的摩尔比为(0.8～1.2)：1。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述含氮氧化物烟气中：SOx≤15kg/h，颗粒物≤2.2kg/h，NOx14～25kg/h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述厌氧氨氧化反应的温度为30～35℃。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述含氮氧化物烟气在膜反应器中的停留时间为5～10s。
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