專利名稱：微生物營養(yǎng)液及應(yīng)用在工業(yè)廢氣中SO₂和NO_x的同步脫除的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境治理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及微生物營養(yǎng)液及應(yīng)用在工業(yè)廢氣中S02和 NOx的同步脫除的方法及裝置。
背景技術(shù)：
S02和N0x是當(dāng)前大氣污染最為嚴(yán)重的污染物質(zhì)，是造成"酸雨"的元兇。隨著世界經(jīng) 濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)廢氣的排放量遞增，大氣污染問題也越來越嚴(yán)重。工業(yè)廢氣的脫硫脫
氮成為目前大氣污染治理的首要工作。目前，國內(nèi)外廢氣同時脫硫脫氮的方法主要有(1) 離子體法該法已大規(guī)模工業(yè)化，但用氨作吸收劑，因氨易揮發(fā)而造成浪費，且產(chǎn)生排氣
污染；(2)干式催化法主要有CuO催化法、Cu催化法、Y Al2CVf崔化法。催化法的主要 影響因素是催化劑的制備和再生，目前大多處于實驗室研究階段，只有少數(shù)進(jìn)入生產(chǎn)應(yīng)用； (3)化學(xué)濕法存在吸收劑消耗大運行成本高有二次污染問題。生物法是近幾年興起的一 種新趨勢，它具有成本低處理效率高二次污染小的優(yōu)勢。目前國內(nèi)外用生物法單獨進(jìn)行廢 氣的脫硫脫氮處理，已有一定的研究經(jīng)驗，生物法同步脫硫脫氮尚屬前沿課題，存在相當(dāng) 難度。
相關(guān)文獻(xiàn)有 一種生物法同時脫除S02、 NOx、重金屬和顆粒物的方法。在該文獻(xiàn)中采 用了三個生物塔，先通過好氧硝化菌將N0x轉(zhuǎn)變?yōu)镹03—和N02—， S02也經(jīng)過化學(xué)吸收轉(zhuǎn)入 液相，然后在厭氧條件下將液相S042—生物還原為S2_， N0r和NOr還原為N2排出，最后 S2—經(jīng)過下一步的生物氧化以單質(zhì)硫的形式分離出來。 一系列設(shè)備不僅會增加處理投資與運 行成本，而且操作和管理上都較復(fù)雜。本專利在一個生物滴濾塔中進(jìn)行S02和N0x的同步 脫除反應(yīng)，工藝簡單，操作簡便，有獨特之處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是將工業(yè)廢氣中的S02和N0x同步脫除，N0x被還原為無毒害的N2排出，S02 轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫回收。
本發(fā)明采用生物法將工業(yè)廢氣中S02和N0x—起脫除，降低運行成本，提高脫除效率， 解決常規(guī)物理化學(xué)方法處理存在的二次污染問題，達(dá)到環(huán)境保護(hù)排放要求。本發(fā)明通過在生物滴濾塔中進(jìn)行脫氮菌和脫硫菌的混合布膜，通過幾種菌的復(fù)合作 用，達(dá)到工業(yè)廢氣的脫硫脫氮效果。
本發(fā)明主要采用的微生物菌種為硫酸鹽還原菌和脫氮硫桿菌，在工業(yè)廢氣同步脫硫脫 氮的處理過程中，硫酸鹽還原菌將S02氣體吸收轉(zhuǎn)化為硫化物和H2S，脫氮硫桿菌則以硫化 物和H2S為電子贈體，以N02水解后的N02—為電子受體，進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)，生成單質(zhì)硫 和氮氣。同時NO氣體也通過脫氮硫桿菌在添加硫代硫酸鹽的條件下，生成氮氣得以去除。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
本發(fā)明的微生物營養(yǎng)液其配方的組份和含量如下
Na2S04 0.4-0.6 g/L;
(NH4)2S04 0.4-0.6 g/L;
Na2S203 0.8-1. 0 g/L;
K2HP04 0. 9-1. 1 g/L;
KH2P04 0. 9-1. 1 g/L;
畫3 1.8-2.2 g/L;
Na跳 0.5-0.7 g/L;
MgS04'7H20 0. 6-0. 8 g/L;
乳酸鈉 3. 0-4. 0 g/L;
酵母膏 0.8-1.2 g/L。
本發(fā)明的的微生物營養(yǎng)液在工業(yè)廢氣中S02和NOx的同步脫除的方法，包括以下步驟:
(1) 用富含脫硫菌和脫氮菌的垃圾滲濾液泡塔1至2天，在厭氧環(huán)境下保持塔內(nèi) 溫度25。C-35。C， pH值7.5-8;
(2) 排出垃圾滲濾液，加入微生物營養(yǎng)液，啟泵運行，待營養(yǎng)液消耗將盡時，排 出積液，重新添加新鮮營養(yǎng)液；
(3) 等填料表面均勻布滿棕褐色的生物膜后，開始通入S02廢氣進(jìn)行微生物菌種
馴化； ，
(4) 待到S02去除效率達(dá)到60%以上，通入NOx廢氣進(jìn)行微生物菌種馴化；
(5) 待到N0x去除率達(dá)到6(^以上，通入含S02和NOx工業(yè)廢氣體進(jìn)行微生物菌種 馴化；
(6) 待到填料表面布滿一層薄薄的褐色泥樣物質(zhì)，且S02和NOx氣體去除率達(dá)到 60%以上，填料掛膜馴化成功。
本發(fā)明的的操作方法所使用的裝置，生物滴濾塔l采用玻璃視窗，下端連接營養(yǎng)液貯 槽2;生物滴濾塔塔底設(shè)置有進(jìn)氣口和進(jìn)氣取樣口，生物滴濾塔塔頂設(shè)置有出氣口和出氣取樣口，在生物滴濾塔內(nèi)填料上方設(shè)置有噴液頭；營養(yǎng)液貯槽2下端設(shè)置有進(jìn)液口、排液 口和液體取樣口；槽內(nèi)營養(yǎng)液由離心泵打至塔頂噴淋。
本發(fā)明利用生物法同步脫除工業(yè)廢氣中硫氧化物及氮氧化物的突出特點是
1. 用生物法將工業(yè)廢氣的脫硫與脫氮一起解決，處理工藝簡單，節(jié)省了投資成本。與 傳統(tǒng)的石灰石濕法煙氣脫硫+選擇性催化還原法脫硝相比，該發(fā)明可節(jié)省投資30%左右。
2. 采用生物法進(jìn)行工業(yè)廢氣處理，不需要消耗吸收劑，大大降低了運行成本。
3. 運行工藝較為簡單，工藝參數(shù)較易控制。
4. 該方法處理工業(yè)廢氣中的S02和N0x，最終將NOx轉(zhuǎn)化為氮氣排出，而S02則轉(zhuǎn)變?yōu)閱?質(zhì)硫，從環(huán)境中脫除，不僅減少了因吸收劑轉(zhuǎn)化帶來的二次污染問題，而且可生成單質(zhì)硫， 是一種有利于資源回收的處理方法。
5. 脫除效率較高。


圖1:工業(yè)廢氣中S02和N0x的生物法同步脫除工藝流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明采用垃圾滲濾液進(jìn)行動態(tài)布膜。對垃圾滲濾液的要求是富含有機(jī)物、菌源豐富， 其中含有大量的脫硫菌和脫氮菌。
本發(fā)明塔內(nèi)采用陶瓷或聚丙烯塑料填料。對本發(fā)明的生物滴濾塔中的填料要求是孔隙 率大、比表面積大、表面粗糙、強(qiáng)度大、密度小、能保持較多水分且耐酸堿腐蝕的惰性材 質(zhì)。所以易采用多孔陶瓷、硅酸鹽材料、海綿、活性炭及其纖維、纖維狀多孔塑料、高分 子材料等。
本發(fā)明的裝置見附圖l所示。生物滴濾塔采用玻璃制造，或間塔體上、中、下間斷有 玻璃視窗，下端連接貯液槽的密閉反應(yīng)器。塔徑按照進(jìn)氣量大小進(jìn)行設(shè)計，塔高按照氣體
空塔氣速及塔內(nèi)填料阻力降進(jìn)行設(shè)計。塔底進(jìn)氣口設(shè)有進(jìn)氣取樣口 6，塔頂出氣設(shè)有出氣 取樣口 9，且在填料1上方裝有噴液頭。下端貯液槽2設(shè)有液體取樣口 7。槽內(nèi)營養(yǎng)液由 相當(dāng)功率的離心泵3并由流量計8控制流量打至塔頂噴淋。正常運行狀態(tài)下，含S02和N0x 的待處理廢氣經(jīng)計量計5從塔底進(jìn)氣口進(jìn)入塔內(nèi)，經(jīng)塔內(nèi)生物膜處理后從頂端排出，營養(yǎng) 液則從塔頂噴淋而下。通過在塔中進(jìn)行氣、液、固三相傳質(zhì)接觸，S02和N02進(jìn)入液相，不 溶于水的NO則通過吸附與生物膜接觸，在生物體內(nèi)發(fā)生生物化學(xué)反應(yīng)。從而達(dá)到去除的 效果。
具體操作和營養(yǎng)液配方如下-
實施例l:營養(yǎng)液配方的組份和含量如下
Na2S04 0. 4 g/L; (NH4) 2S04 0. .4 g/L; Na2S203 1. 0 g/L; K2HP04 1. 1 g/L; KH2P04 0. 9g/L; 翻3 1.8 g/L; NaHC03 0. 7 g/L; MgS04.7H20 0. 8 g/L;乳酸鈉4. 0 g/L;酵母膏0.8 g/L。采用上述的微生物營養(yǎng)液在工業(yè)廢氣中S02和NOx的同步脫除的方法，包括以下步驟:
(1) 用富含脫硫菌和脫氮菌的垃圾滲濾液泡塔1至2天，在厭氧環(huán)境下保持塔內(nèi)
溫度25。C， pH值7. 5
(2) 排出垃圾滲濾液，加入微生物營養(yǎng)液，啟泵運行，待營養(yǎng)液消耗將盡時，排 出積液，重新添加新鮮營養(yǎng)液；
(3) 等填料表面均勻布滿棕褐色的生物膜后，開始通入S02廢氣進(jìn)行微生物菌種 馴化；
(4) 待到S02去除效率達(dá)到60%時,通入NOx廢氣進(jìn)行微生物菌種馴化；
(5) 待到N0x去除率達(dá)到6(m時，通入含S02和N0x工業(yè)廢氣體進(jìn)行微生物菌種馴
化；
(6) 待到填料表面布滿一層薄薄的褐色泥樣物質(zhì)，且S02和NOx氣體去除率達(dá)到 60%時，填料掛膜馴化成功。
實施例2:營養(yǎng)液配方的組份和含量如下-
Na2S04 0.5 g/L; (NH4)2S04 0.5 g/L; Na2S203 0. 9 g/L; K異 l.Og/L; KH2P04 1.0 g/L; KN03 2. Og/L; NaHC03 0.5 g/L; MgS04'7H20 0.6 g/L; 乳酸鈉 3.5g/L; 酵母膏1.0g/L。
采用上述的微生物營養(yǎng)液在工業(yè)廢氣中S02和NOx的同步脫除的方法，包括以下步驟
(1) 用富含脫硫菌和脫氮菌的垃圾滲濾液泡塔1至2天，在厭氧環(huán)境下保持塔內(nèi) 溫度35。C， pH值8;
(2) 排出1/2體積的垃圾滲濾液，加入與排除垃圾滲濾液等體積微生物營養(yǎng)液， 啟泵運行，待營養(yǎng)液消耗將盡時，排出積液，重新添加新鮮營養(yǎng)液；
(3) 等填料表面均勻布滿棕褐色的生物膜后，開始通入S02廢氣進(jìn)行微生物菌種 馴化；
(4) 待到S02去除效率達(dá)到70%時,通入NOx廢氣進(jìn)行微生物菌種馴化；
(5) 待到NOx去除率達(dá)到70%時，通入含S02和NOx工業(yè)廢氣體進(jìn)行微生物菌種馴
化；
(6) 待到填料表面布滿一層薄薄的褐色泥樣物質(zhì)，且S02和NOx氣體去除率達(dá)到 70%時，填料掛膜馴化成功。
實施例3:營養(yǎng)液配方的組份和含量如下
Na2S04 0. 6 g/L; (NH4)2S04 0. 6 g/L; Na2S203 0. 8 g/L; K2HP04 0. 9 g/L; KH2P04 1. lg/L; 跳2.2 g/L; NaHC03 0.5 g/L; MgS04.7H20 0.6 g/L;乳酸鈉3. 0 g/L;酵母膏1.2 g/L。
采用上述的微生物營養(yǎng)液在工業(yè)廢氣中S02和N0x的同步脫除的方法，包括以下步驟
(1) 用富含脫硫菌和脫氮菌的垃圾滲濾液泡塔1至2天，在厭氧環(huán)境下保持塔內(nèi) 溫度30。C， pH值7. 5;
(2) 排出部分體積的垃圾滲濾液，加入與排除垃圾滲濾液等體積微生物營養(yǎng)液，啟泵運行，待營養(yǎng)液消耗將盡時，排出積液，重新添加新鮮營養(yǎng)液；
(3) 等填料表面均勻布滿棕褐色的生物膜后，開始通入S02廢氣進(jìn)行微生物菌種
馴化；
(4) 待到S02去除效率達(dá)到70%時，通入NOx廢氣進(jìn)行微生物菌種馴化；
(5) 待到風(fēng)去除率達(dá)到75%時，通入含S02和N0x工業(yè)廢氣體進(jìn)行微生物菌種馴
化；
(6) 待到填料表面布滿一層薄薄的褐色泥樣物質(zhì)，且S02和NOx氣體去除率達(dá)到 80%時，填料掛膜馴化成功。
本發(fā)明營養(yǎng)液配方適用于從垃圾滲濾液中富集硫酸鹽還原菌、脫氮硫桿菌及異養(yǎng)脫氮 菌，在生物滴濾塔中形成以這三種菌為優(yōu)勢復(fù)合菌種的生物群落。進(jìn)入塔內(nèi)的S02氣體， 溶于水而轉(zhuǎn)化為液相的S032—，經(jīng)硫酸鹽還原菌轉(zhuǎn)化為硫化物(H2S、 HS-、 S2—)。同時N02氣 體溶于水轉(zhuǎn)化為液相中的N02—，脫氮硫桿菌在厭氧條件下，能夠以硫化物為電子贈體，以 硝酸鹽為電子受體，發(fā)生自養(yǎng)反硝化脫氮反應(yīng)，硫化物一部分轉(zhuǎn)化為SO廣， 一部分轉(zhuǎn)化為 S°，硝酸鹽則轉(zhuǎn)化為N2排出。被脫氮硫桿菌吸附的NO氣體，也在相應(yīng)的硫源下，最終轉(zhuǎn)化 為&。
生物滴濾塔的動態(tài)布膜及微生物馴化
用垃圾滲濾液在滴濾塔中進(jìn)行循環(huán)動態(tài)布膜， 一周后，開始對塔內(nèi)微生物進(jìn)氣馴化， 逐漸增大氣體濃度，并做進(jìn)出口氣體濃度檢測，待去除率達(dá)到80%，布膜及馴化工作成功 結(jié)束。整個過程大約需時l-2月。
生物滴濾塔同步脫除S02和N0x的操作
濃度與流量較為均勻的工業(yè)廢氣，分別經(jīng)流量計5后，以一定流量由填料塔底部進(jìn)入 填料塔1內(nèi)。廢氣逆著液相方向穿過填料塔內(nèi)的空隙向上運動，而附'著在填料外部的潤濕 的生物膜表面，便成為廢氣、營養(yǎng)液、生物膜氣、液固三相接觸的傳質(zhì)界面。水溶性強(qiáng)的 S02轉(zhuǎn)入液相，與液相中的營養(yǎng)物質(zhì)一起到達(dá)生物膜表面，通過微生物的能量代謝活動得以 反應(yīng)去除。反應(yīng)過程的中間產(chǎn)物及代謝廢物，再經(jīng)液相傳遞帶出。水溶性差的N0氣體主 要靠吸附作用到達(dá)生物膜表面，在合適的生物反應(yīng)條件下得以去除。這樣，凈化后的氣體 由塔頂部經(jīng)引風(fēng)機(jī)4排至尾氣吸收瓶。
氣液兩相逆流接觸，營養(yǎng)液經(jīng)塔頂噴頭均勻噴灑在填料表面上，液體在填料層表面形 成薄膜，經(jīng)填料間的縫隙下流。最后進(jìn)入塔底端連接的營養(yǎng)液貯槽2，再由提升水泵3打 循環(huán)至塔頂。循環(huán)液流量由流量計8控制在80-150 L/h。定期向營養(yǎng)液中添加氮、磷營養(yǎng) 源，有機(jī)碳源和微生物生長必需的微量元素。營養(yǎng)液中廢棄物濃度積累較高時，由液體排 放口 7排出，并更換新營養(yǎng)液。用氣體檢測儀進(jìn)行進(jìn)出口氣體濃度，6為進(jìn)氣采樣口， 9 為出氣采樣口。
混合有S02和N0x的工業(yè)廢氣，進(jìn)入生物滴濾塔后，S02氣體溶于水轉(zhuǎn)化為液相的S032—、SO/—，經(jīng)硫酸鹽還原菌轉(zhuǎn)化為硫化物(H2S、 HS—、 S2—)。同時N02氣體溶于水轉(zhuǎn)化為液相中的 N02—、 N03—，脫氮硫桿菌在厭氧條件下，能夠以硫化物為電子贈體，以硝酸鹽為電子受體， 發(fā)生自養(yǎng)反硝化脫氮反應(yīng)，硫化物一部分轉(zhuǎn)化為SO/—， 一部分轉(zhuǎn)化為S。，硝酸鹽則轉(zhuǎn)化為 N2排出。被脫氮硫桿菌吸附的NO氣體，也在相應(yīng)的硫源下，最終轉(zhuǎn)化為&。 含NO廢氣去除效果-
進(jìn)氣N0濃度為50-500 mg/m3，進(jìn)氣量為0.4 m7h，循環(huán)液流量為30-50 L/h時，N0 去除率最低為78%，最高可達(dá)99.9%，平均去除率為89%。
含S02廢氣去除效果
進(jìn)氣S(V濃度為200-10000 mg/m3，進(jìn)氣量為0. 4 raVh，循環(huán)液流量為30-50 L/h時， S02去除率最低為99。/。，最高可達(dá)99.99%，平均去除率為99. 5%。
含S02和N0混合廢氣去除效果
進(jìn)氣S02濃度為200-10000 mg/m3， N0濃度為50-500 mg/m3，進(jìn)氣量為0.4 m3/h，循 環(huán)液流量為30-50 L/h時，S02去除率最低為99%，最高可達(dá)99. 9%，平均去除率為99. 5%。 N0去除率最低為75W，最高可達(dá)99%，平均去除率為87%。
本發(fā)明提出的微生物營養(yǎng)液及應(yīng)用在工業(yè)廢氣中S02和NOx的同步脫除的方法及裝置， 本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過借鑒本文內(nèi)容，適當(dāng)改變原料、工藝參數(shù)等環(huán)節(jié)實現(xiàn)。本發(fā)明的方 法與配方和裝置己通過較佳實施例子進(jìn)行了描述，相關(guān)技術(shù)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi) 容、精神和范圍內(nèi)對本文所述的方法和產(chǎn)品進(jìn)行改動或適當(dāng)變更與組合，來實現(xiàn)本發(fā)明技 術(shù)。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的， 他們都被視為包括在本發(fā)明精神、范圍和內(nèi)容中。
權(quán)利要求
1. 一種微生物營養(yǎng)液其特征是配方的組份和含量如下Na2SO4 0.4-0.6g/L；(NH4)2SO4 0.4-0.6g/L；Na2S2O3 0.8-1.0g/L；K2HPO4 0.9-1.1g/L；KH2PO4 0.9-1.1g/L；KNO31.8-2.2g/L；NaHCO3 0.5-0.7g/L；MgSO4·7H2O 0.6-0.8g/L；乳酸鈉 3.0-4.0g/L；酵母膏 0.8-1.2g/L。
2. 如權(quán)利要求l所述的微生物營養(yǎng)液在工業(yè)廢氣中S02和NOx的同步脫除的方法，其特征是包括以下步驟(1) 用富含脫硫菌和脫氮菌的垃圾滲濾液泡塔1至2天，在厭氧環(huán)境下保持塔 內(nèi)溫度25。C-35。C， pH值7. 5—8;(2) 排出垃圾滲濾液，加入微生.物營養(yǎng)液，啟泵運行，待營養(yǎng)液消耗將盡時， 排出積液，重新添加新鮮營養(yǎng)液；(3) 等填料表面均勻布滿棕褐色的生物膜后，開始通入S02廢氣進(jìn)行微生物菌 種馴化；(4) 待到S02去除效率達(dá)到60%以上，通入NOx廢氣進(jìn)行微生物菌種馴化；(5) 待到NOx去除率達(dá)到60%以上，通入含S02和NOx工業(yè)廢氣體進(jìn)行微生物 菌種馴化；(6) 待到填料表面布滿一層薄薄的褐色泥樣物質(zhì)，且氣體去除率達(dá)到60%以上，-填料掛膜馴化成功。
3. 權(quán)利要求2所述的操作方法所使用的裝置，其特征是生物滴濾塔1采用玻璃視窗， 下端連接營養(yǎng)液貯槽2;生物滴濾塔塔底設(shè)置有進(jìn)氣口和進(jìn)氣取樣口，生物滴濾 塔塔頂設(shè)置有出氣口和出氣取樣口，在生物滴濾塔內(nèi)填料上方設(shè)置有噴液頭；營養(yǎng)液貯槽2下端設(shè)置有進(jìn)液口、排液口和液體取樣口；
4. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征是所述的營養(yǎng)液貯槽槽內(nèi)營養(yǎng)液由離心泵打至 塔頂噴淋。
5. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征是所述的生物滴濾塔內(nèi)采用填料為多孔陶瓷、硅酸鹽材料、海綿、活性炭及其纖維、纖維狀多孔塑料或聚丙烯塑料。
全文摘要
本發(fā)明涉及微生物營養(yǎng)液及應(yīng)用在工業(yè)廢氣中SO₂和NO_x的同步脫除的方法及裝置。微生物營養(yǎng)液由Na₂SO₄、(NH₄)₂SO₄、Na₂S₂O₃、K₂HPO₄、KH₂PO₄、KNO₃、NaHCO₃、MgSO₄·7H₂O、乳酸鈉和酵母膏組成。同步脫除SO₂和NO_x的裝置是采用生物滴濾塔，下端連接營養(yǎng)液貯槽2；生物滴濾塔塔底設(shè)置有進(jìn)氣口和進(jìn)氣取樣口，生物滴濾塔塔頂設(shè)置有出氣口和出氣取樣口，在生物滴濾塔內(nèi)填料上方設(shè)置有噴液頭；營養(yǎng)液貯槽2下端設(shè)置有進(jìn)液口、排液口和液體取樣口。槽內(nèi)營養(yǎng)液由離心泵打至塔頂噴淋。本發(fā)明的突出特點是用生物法將工業(yè)廢氣的脫硫與脫氮一起解決，處理工藝簡單，節(jié)省了投資成本。與傳統(tǒng)的石灰石濕法煙氣脫硫+選擇性催化還原法脫硝相比，該發(fā)明可節(jié)省投資30％左右。
文檔編號C12R1/01GK101280284SQ200810053158
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月19日
發(fā)明者杰 何, 張衛(wèi)江, 姣 徐, 時彥衛(wèi), 緒 李 申請人:天津大學(xué)