CN1772351A - 一种含氮氧化物的废气的生物脱硝处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种含氮氧化物的废气的生物脱硝处理方法：对反硝化细菌菌种进行扩增培养，将所得混合菌液接种于生物转鼓反应器底槽内，并在反应器底槽注入维持菌群代谢所需的营养液，使转动轴上的生物膜与所述的营养液接触，从而启动生物转鼓反应器，使混合菌在生物填料上进行挂膜，挂膜成功后将废气通入生物转鼓空腔中，使废气通过长有生物膜的填料以除去废气中的氮氧化物后，从生物转鼓的转动轴中空腔中排出。本发明所述含氮氧化物废气的生物脱硝处理方法解决了生物滴滤系统中填料堵塞、传质不均等问题，表现出较高的净化效率、去除负荷和较低的操作压力，在烟气脱硝领域是完全可行的新型烟气脱硝技术，具有广阔的工业应用前景和价值。

Description

一种含氮氧化物的废气的生物脱硝处理方法
(一)技术领域
本发明涉及一种含氮氧化物的废气的生物脱硝处理方法。
(二)背景技术
NOx是一种主要的大气污染化合物，其中一氧化氮(NO)是烟气中NOx污染物中的主要成分(所占比例大于90％以上)，传统的NOx废气治理方法主要有液体吸收法、吸附法和催化还原法。液体吸收法是用化学吸收液吸收废气中的NOx，工艺简单，投资较低，可根据具体情况选择吸收液，以硝酸盐形式回收NOx，达到综合利用的目的，但其吸收效率不高，对含NO较多和废气量较大的净化效果差，副产物处置不当会带来二次污染，而且副产物进一步无害化处置会极大地增加操作成本；吸附法利用吸附剂吸附烟气中的NOx，净化效率高，能回收NOx，但吸附剂用量大，设备庞大，投资和运行成本高；催化还原法脱除效率高、设备紧凑，但催化剂价格高，寿命有限，投资和运行费用高。
随着生物技术的日臻成熟，微生物净化有机废气、臭气以及用微生物进行废水脱氮(反硝化或硝化)得到了大量研究和应用，微生物处理NOx的净化技术也已引了起广泛的关注。近年来，国内外多个研究机构尝试用不同生物脱硝技术处理NO模拟废气，取得了较为不少成果。大量研究表明，生物法处理该类气态污染物关键控制过程是相间传质和生物降解。传统的生物过滤和生物滴滤系统充分考虑了相间传质，对大气量、低浓度气态污染物的处理表现出较高的效率，但因一些关键因子分布不均问题，大量的微生物始终处于“亚活性”状态，而且生物滴滤系统还存在致命的堵塞问题。因此，为了克服传统生物处理系统的缺陷，探索更具活力的新型生物处理技术已成为当前的热点。
(三)发明内容
本发明即是为了提供一种在新型生物转鼓反应器内利用微生物反硝化净化去除废气中NOx污染物的方法。
为达到发明目的本发明采用的技术方案是：
一种含氮氧化物的废气的生物脱硝处理方法，所述的方法是在生物转鼓反应器内利用微生物反硝化净化去除废气中氮氧化物，具体步聚如下：对反硝化细菌菌种进行扩增培养14～21天后，将所得混合菌液接种于生物转鼓反应器底槽内，并在生物转鼓反应器底槽注入维持菌群代谢所需的营养液，使所述的转动轴上的生物填料与所述的营养液接触，从而启动生物转鼓反应器，使混合菌在转动轴的生物填料上进行挂膜，挂膜成功后将废气通入生物转鼓空腔中，使废气通过长有生物膜的填料以除去废气中的氮氧化物后，从生物转鼓的转动轴中空腔中排出。
生物转鼓作为一个完全密封的反应器，填料固定在转动轴上，轴向两端封闭，构成一个“转鼓”，生物填料的下部浸没在营养液中，气态污染物从生物转鼓的空腔体透过填料层，进入内轴空间，由轴向排气管排出，完成一次气态污染物的净化。当NOx废气通过填料层时，NOx与附着在填料上生长的微生物接触和碰撞，被微生物吸附摄取后转化为N2和微生物体的一个组成部分。生物转鼓每转一圈，各部分填料层均与营养液同等几率接触一次，这样，附着在填料上微生物均能够充分吸收营养液组分，从而保持高效分解污染物的微生物活性；另一方面，填料与营养液接触后，微生物代谢产物解吸进入到营养液中，随着营养液的更新而不断地排出，对于维持微生物的高活性具有重大的作用。
随着生物转鼓以恒定的角速度旋转，生物填料与反应器内的液体互相接触、摩擦，液体不断冲刷填料，此时活性较差的菌丝因结构松散，黏性不足，就易于脱离生物膜填料，这样就在一定程度上解决了填料的堵塞问题；其次它所留下的“空位”则被有较强活性的微生物占据。这样，每一个微生物均有相同的机会接触到生物填料、营养物质和享受相同的环境条件，保证了生物膜的较高活性。此外，转鼓在转动的过程中，填料的各个部分都与营养液充分接触，在一定程度上解决了传统生物滴滤塔经常出现的营养液喷淋的不均匀、营养液沟流以及生物量在填料上的分布不均匀性。
所述氮氧化物主要为一氧化氮或二氧化氮。
所述方法主要用于工业废气或氮氧化物浓度为20～700mg/Nm3的烟气的脱硝处理。
所述的生物填料为多孔炭质材料。
所述反硝化细菌为下列之一或其两种或两种以上的混合物：①纯菌种；②活性污泥；③活性污泥上清液；④混合菌液；⑤废气污染周围的土壤或水的提取物。
优选的，所述生物转鼓运行时参数为：温度15～35℃，pH6.5～8.0，转速≤0.5r/min，进气浓度350～750mg/m3，停留时间≤80s。
本发明所述的含氮氧化物的废气的生物脱硝处理方法解决了生物滴滤系统中填料堵塞、传质不均等问题，表现出了较高的净化效率、去除负荷和较低的操作压力，在烟气脱硝领域是完全可行的新型烟气脱硝技术，具有广阔的工业应用前景和价值。
(四)说明书附图
图1为本发明的工艺流程图。1为减压阀，2为针型阀，3为玻璃转子流量计，4为止回阀，5为压力表，6为稳压阀，7为质量流量计，8为高纯N2，9为含量为10％的O2，10为纯NO，11为配气罐，12为缓冲罐，13为生物转鼓，14为配套调速电机，15为循环水泵，16为恒温水浴，17为温控仪，18为氧气分析仪，19为氮氧化物分析仪，20为尾气吸收专装置，21为排气口。
(五)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
在实验室内进行生物转鼓反硝化净化NO废气。反硝化细菌取自杭州某城市污水处理厂兼氧池的活性污泥，经过预处理后接种于含1000mL基础培养液的2.5L玻璃瓶中，以NaNO3为氮源，添加葡萄糖进行驯化培养，2周后基本完成。将驯化培养后的菌悬液移入生物转鼓中进行挂膜，以NO为氮源、葡萄糖为碳源，14天后挂膜完成，进行试验。
工艺流程参见图1，其中1为减压阀，2为针型阀，3为玻璃转子流量计，4为止回阀，5为压力表，6为稳压阀，7为质量流量计，8为高纯N2，9为含量为10％的O2，10为纯NO，11为配气罐，12为缓冲罐，13为生物转鼓，14为配套调速电机，15为循环水泵，16为恒温水浴，17为温控仪，18为氧气分析仪，19为氮氧化物分析仪，20为尾气吸收专装置，21为排气口，22为转动轴，23为营养液。
如图1所示，含氮氧化物的废气从生物转鼓13顶部的入口进入生物转鼓空腔内，透过转动轴22上的填料层，进入内轴，由轴向排气管排出，完成一次污染物的净化。
实施例1：不同转速时NO的净化效果
实验时控制温度为25～35℃，pH6.5～7.5，进气中无氧，气体流量为0.8m3/h，EBRT为67s时，NO的净化效果见表1。从结果可知，转速在0～3r/min之间时，净化效率大于93％；转速为0.5r/min时，NO的净化效率最高，达到了98.3％。
                    表1  不同转速时NO的净化效率
  转速(r/min)   进气浓度(mg/m3)   出气浓度(mg/m3)   净化效率(％)
  00.511.522.53   725.0723.6715.6707.5702.2700.8718.2   31.412.416.923.026.439.143.7   95.798.397.696.796.294.493.9
实施例2：不同进气浓度时NO的净化效果
实验时控制温度为25～35℃，pH6.5～7.5。实验在连续运行18h，气体流量为1.2m3/h，EBRT为43s，转速为0.5r/min时，测定了不同进气浓度对其净化效果的影响。在连续18h的测试中，在第1～6h内，NO进气平均浓度为702mg/m3，NO平均净化效率为93.9％。在第7～12h内，NO进气平均浓度为574mg/m3，NO平均净化效率为94.2％；第13～18h时，进气浓度为358mg/m3，NO的平均净化效果为94.8％。
实施例3：不同停留时间时NO的净化效果
实验条件与上述相同，控制NO进气总量为0.85g/h左右，转速为0.5r/min，改变停留时间，测定其对净化效果的影响。结果表明，当EBRT为65s和43s时，NO的净化效率分别为97.9％和94.4％，去除负荷分别为39.5g/m3h和45.3g/m3h。
实施例4：不同氧气含量时NO的净化效果
实验条件与上述相同，NO浓度为700mg/m3，转速为0.5r/min，EBRT43s。在NO废气中氧气浓度为5.2％的情况下，出气中NO的浓度为31mg/m3，处理效率达到了95.5％，去除负荷达到了55.2g/m3h。

Claims (6)

1.一种含氮氧化物的废气的生物脱硝处理方法，其特征在于所述的方法是在生物转鼓反应器内利用微生物反硝化净化去除废气中氮氧化物，具体步聚如下：对反硝化细菌菌种进行扩增培养14～21天后，将所得混合菌液接种于生物转鼓反应器底槽内，并在生物转鼓反应器底槽注入维持菌群代谢所需的营养液，使转动轴上的生物填料与所述的营养液接触，从而启动生物转鼓反应器，使混合菌在转动轴的生物填料上进行挂膜，挂膜成功后将废气通入生物转鼓空腔中，使废气通过长有生物膜的填料以除去废气中的氮氧化物后，从生物转鼓的转动轴中空腔中排出。
2.如权利要求1所述的含氮氧化物的废气的生物脱硝处理方法，其特征在于所述氮氧化物为一氧化氮或二氧化氮。
3.如权利要求1所述的含氮氧化物的废气的生物脱硝处理方法，其特征在于所述含氮氧化物的废气为工业废气或氮氧化物浓度为20～700mg/Nm3的烟气。
4.如权利要求1～3之一所述的含氮氧化物的废气的生物脱硝处理方法，其特征在于所述的生物填料为多孔炭质材料。
5.如权利要求4所述的含氮氧化物的废气的生物脱硝处理方法，其特征在于所述反硝化细菌为下列之一或其两种或两种以上的混合物：
①纯菌种  ②活性污泥  ③活性污泥上清液  ④混合菌液⑤废气污染周围的土壤或水的提取物。
6.如权利要求4所述的含一氧化氮废气的生物脱硝处理方法，其特征在于所述生物转鼓运行时参数为：温度15～35℃，pH6.5～8.0，转速≤0.5r/min，进气浓度350～750mg/m3，停留时间≤80s。
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