CN202538639U - 一种利用电极生物膜净化烟气中氮氧化物的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用电极生物膜净化烟气中氮氧化物的装置，现有装置中微生物还原速率受限，导致去除效率下降。本实用新型装置包括烟气吸收塔、电极生物膜反应器和液体循环系统；电极生物膜反应器包括直流电源、电极生物膜反应器主体；液体循环系统包括储液槽、泵、流量计。烟气吸收塔的气体进口接配气系统，气体出口接气体分析仪，烟气吸收塔的液体进口接流量计的一端，液体出口通过阀门接电极生物膜反应器主体的进口；电极生物膜反应器主体的出口接储液槽4的进口，储液槽的出口通过泵接流量计的另一端；直流电源的正极、负极分别与电极生物膜反应器主体上端的阳极、阴极相连接。本实用新型能源利用率高，经济成本低，占地小。

Description

一种利用电极生物膜净化烟气中氮氧化物的装置

技术领域

本实用新型属于环境污染治理技术领域，具体涉及一种利用电极生物膜净化烟气中氮氧化物的装置。 

背景技术

矿物燃料燃烧产生的烟气所含的大量氮氧化物（NO_x）是导致酸雨、光化学烟雾等一系列严重空气污染问题的主要原因之一。《“十二五”节能减排综合性工作方案》中提出，到2015年全国氮氧化物排放总量控制在2046.2万吨，比2010年的2273.6万吨下降10％。然而，据环境保护部通报，2011年1至6月份全国氮氧化物排放总量1206.7万吨，比2010年同期（1136.6万吨）增长6.17%。随着人们对环境质量要求的不断提高、NO_x排放法规的逐渐严格和NO_x排放量的不断增长，烟气脱硝技术成为继烟气脱硫之后的又一亟待解决的重大课题。 

至今，在国际上仅NH₃的选择性催化还原（SCR）及选择性非催化还原（SNCR）得到了一定规模的工业化应用。但现有的这两种技术依然存在着经济成本高、产生二次污染或处理效率低等缺陷。针对以上工业应用的背景及现有的SCR存在的一些问题，一方面，研究人员一直寻找新的高活性催化材料和经济实用的催化还原剂，以改进现有的SCR技术；另一方面，研究人员一直在探索更为经济有效的新方法，如吸附法，吸收法，等离子去除法及生物法等。 

微生物法具有低能耗、低成本、无污染等优点，但将其应用于净化烟气中氮氧化物，效果比较有限。近年来，国内外学者对电极生物膜法反硝化脱氮技术进行了大量研究工作，发现在电催化下，微生物能同时利用有机物和电解产氢作为电子供体，加强了微生物的还原活性，很大程度地提高了反硝化脱氮效率。将该方法应用于净化烟气中的氮氧化物，效果相对单独微生物法有明显的提升。然而，由于氮氧化物的低溶解度，传质速率仍受到限制。在电极生物膜法的基础上添加一种络合剂，可以使氮氧化物得到更大程度的净化。 

公开号为CN 101229474A的发明专利公开了一种生物还原耦合化学吸收净化烟气中氮氧化物的方法。将生物填料塔的生物填料进行微生物挂膜处理；将可溶性亚铁盐、EDTA钠盐溶于水中制得Fe(II)EDTA溶液，在Fe(II)EDTA溶液中加入电子供体及碳源和基础培养基制得烟气吸收液；在反应温度30~60℃条件下，将待净化烟气通入生物填料塔内，待净化烟气与烟气吸收液在生物填料塔内充分接触；净化后的烟气从生物填料塔顶部排放。该技术方案中，Fe(II)EDTA浓度较高时对氮氧化物的去除可达到较高的效率，然而随着时间推移，微生物还原速率成为限制因素，去除效率逐渐下降。 

公告号为CN 201634549U的实用新型专利公开了一种再生氮氧化物络合吸收剂的三维电极生物膜反应器，包括反应容器，所述的反应容器内由带孔圆形套筒分隔成阳极区域和阴极区域；所述的阳极区域内设有一正电极，所述的阴极区域内设有围绕正电极均匀分布的4-8根负电极，所述的阴极区域内填充导电粒子在阴极周围，正电极、负电极以及填充在阴极区域的导电粒子构成三维电极。利用阴极导电颗粒表面的混合菌膜，通过电促微生物作用，可同时还原氮氧化物络合吸收物中的Fe(II)EDTA-NO和Fe(III)EDTA，实现络合吸收剂的再生。该装置只能对络合吸收产物进行序批式还原，无法实现对氮氧化物的直接去除。 

因此，需要开发电极生物膜法净化烟气中氮氧化物的装置和方法，进一步加强生物法的处理效果，为工业应用提供依据。 

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种利用电极生物膜净化烟气中氮氧化物的装置。 

本实用新型包括烟气吸收塔、电极生物膜反应器和液体循环系统；电极生物膜反应器包括直流电源、电极生物膜反应器主体；液体循环系统包括储液槽、泵、流量计。 

烟气吸收塔的气体进口接配气系统，气体出口接气体分析仪，烟气吸收塔的液体进口接流量计的一端，液体出口通过阀门接电极生物膜反应器主体的进口；电极生物膜反应器主体的出口接储液槽4的进口，储液槽的出口通过泵接流量计的另一端；直流电源的正极、负极分别与电极生物膜反应器主体上端的阳极、阴极相连接。 

所述的烟气吸收塔由有机玻璃制成，内腔等间距设置有3块隔板，隔板为截掉一段弧的圆盘，隔板上均匀分布多个小孔，隔板截面侧设置有一块垂直挡板，挡板上端高于隔板，塔体有效高度与内径之比为8 －10：1。 

所述的电极生物膜反应器主体由有机玻璃制成，包括阳极区和阴极区，且用套筒隔开；阳极区包括1根阳极，阳极材料为石墨；阴极区包括4－8根阴极，阴极均匀环绕于阳极四周，材料为石墨或金属，且周围填料为活性炭、石墨或其他导电粒子，阴极周围填料的填充体积：电极生物膜反应器主体有效体积：电极生物膜反应器主体总体积的比为1:1－1.2：1.8－2.2； 

所述的液体循环系统包括依次串联的储液槽、泵、流量计；烟气吸收塔的液体进口设置有循环液喷头。

本实用新型有益效果如下： 

本实用新型提供的装置能源利用率高，经济成本低，占地小；能处理的一氧化氮浓度高达3000 ppm，平均去除效率可达到85～95%。

附图说明

图1为本实用新型流程示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。 

如图1所示，本实用新型包括烟气吸收塔1、电极生物膜反应器和液体循环系统；电极生物膜反应器包括直流电源3、电极生物膜反应器主体2；液体循环系统包括储液槽4、泵5、流量计6。 

烟气吸收塔1的气体进口接配气系统7，气体出口接气体分析仪8，烟气吸收塔1的液体进口接流量计6的一端，液体出口通过阀门接电极生物膜反应器主体2的进口；电极生物膜反应器主体2的出口接储液槽4的进口，储液槽4的出口通过泵5接流量计6的另一端；直流电源3的正极、负极分别与电极生物膜反应器主体2上端的阳极、阴极相连接。 

所述的烟气吸收塔1由有机玻璃制成，内腔等间距设置有3块隔板，隔板为截掉一段弧的圆盘，隔板上均匀分布多个小孔，隔板截面侧设置有一块垂直挡板，挡板上端高于隔板，塔体有效高度与内径之比为8－10：1。 

所述的电极生物膜反应器主体2由有机玻璃制成，包括阳极区和阴极区，且用套筒隔开；阳极区包括1根阳极，阳极材料为石墨；阴极区包括4－8根阴极，阴极均匀环绕于阳极四周，材料为石墨或金属，且周围填料为活性炭、石墨或其他导电粒子，阴极周围填料的填充体积：电极生物膜反应器主体有效体积：电极生物膜反应器主体总体积的比为1:1－1.2：1.8－2.2； 

所述的液体循环系统包括依次串联的储液槽4、泵5、流量计6；烟气吸收塔1的液体进口设置有循环液喷头。

Claims (1)

1.一种利用电极生物膜净化烟气中氮氧化物的装置，其特征在于：包括烟气吸收塔、电极生物膜反应器和液体循环系统；电极生物膜反应器包括直流电源、电极生物膜反应器主体；液体循环系统包括储液槽、泵、流量计；

烟气吸收塔的气体进口接配气系统，气体出口接气体分析仪，烟气吸收塔的液体进口接流量计的一端，液体出口通过阀门接电极生物膜反应器主体的进口；电极生物膜反应器主体的出口接储液槽的进口，储液槽的出口通过泵接流量计的另一端；直流电源的正极、负极分别与电极生物膜反应器主体上端的阳极、阴极相连接；

所述的烟气吸收塔由有机玻璃制成，内腔等间距设置有3块隔板，隔板为截掉一段弧的圆盘，隔板上均匀分布多个小孔，隔板截面侧设置有一块垂直挡板，挡板上端高于隔板，塔体有效高度与内径之比为8 －10：1；

所述的电极生物膜反应器主体由有机玻璃制成，包括阳极区和阴极区，且用套筒隔开；阳极区包括1根阳极，阳极材料为石墨；阴极区包括4－8根阴极，阴极均匀环绕于阳极四周，材料为石墨或金属，且周围填料为活性炭、石墨或其他导电粒子，阴极周围填料的填充体积：电极生物膜反应器主体有效体积：电极生物膜反应器主体总体积的比为1:1－1.2：1.8－2.2； 

所述的液体循环系统包括依次串联的储液槽、泵、流量计；烟气吸收塔的液体进口设置有循环液喷头。

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