亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置及其方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明是一種亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置，其特點(diǎn)是，包括：生物反應(yīng)塔、噴淋裝置、氣體供應(yīng)裝置、氣體混合罐和循環(huán)液儲(chǔ)罐；噴淋裝置設(shè)置在生物反應(yīng)塔內(nèi)的頂部；在生物反應(yīng)塔內(nèi)置有生物膜，生物膜位于噴淋裝置的下方；氣體供應(yīng)裝置包括若干個(gè)氣體鋼瓶，多個(gè)氣體鋼瓶的出氣口與氣體混合罐的進(jìn)氣口連通，氣體混合罐的出氣口通過(guò)控制閥門(mén)與生物反應(yīng)塔下端的配氣口連通；生物反應(yīng)塔下方的出液口通過(guò)控制閥門(mén)與循環(huán)液儲(chǔ)罐進(jìn)液口連通，循環(huán)液儲(chǔ)罐通過(guò)管路的蠕動(dòng)泵與生物反應(yīng)塔上部連通，為噴淋裝置提供噴淋用的循環(huán)液，并回收所述生物反應(yīng)塔內(nèi)的液體。具有高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，能夠滿足同步脫硫脫硝等優(yōu)點(diǎn)。并提供其方法。
【專(zhuān)利說(shuō)明】亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及去除燃煤煙氣中氮氧化物的裝置及方法，尤其涉及一種亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置及其方法。

【背景技術(shù)】
[0002]氮氧化物是一種嚴(yán)重危害人體健康和破壞生態(tài)平衡的大氣污染物。經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，能源消耗急劇上升導(dǎo)致NOx排放量日益增多，找到一種有效控制NOx的方法已刻不容緩。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，選擇性催化還原法、選擇性非催化還原法、吸附法、脈沖電暈法和等離子體去除法等都不同程度存在著成本高、效率低及二次污染的問(wèn)題。絡(luò)合吸收法雖能高效吸收NOx中95%以上低溶解性的NO，但絡(luò)合劑卻難以有效再生。生物法因投資及運(yùn)行費(fèi)用低、產(chǎn)物清潔倍受關(guān)注，但由于NO氣液傳質(zhì)受限，生物膜自身吸附能力弱，導(dǎo)致最終NOx凈化效果不理想。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的之一是:對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的組合和創(chuàng)新，提供一種亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置，它以生物和絡(luò)合吸收法脫氮相結(jié)合作為基礎(chǔ)，利用亞鐵絡(luò)合劑吸收協(xié)同好氧反硝化菌還原脫氮，具有高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，能夠滿足同步脫硫脫硝的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的目的之二是:提供一種科學(xué)合理，適用性強(qiáng)的一種亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的方法。
[0006]實(shí)現(xiàn)上述目的之一所采用的技術(shù)方案是:一種亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置，其特征是，它包括:生物反應(yīng)塔、噴淋裝置、氣體供應(yīng)裝置、氣體混合罐和循環(huán)液儲(chǔ)罐；所述噴淋裝置設(shè)置在所述生物反應(yīng)塔內(nèi)的頂部；在所述生物反應(yīng)塔內(nèi)置有生物膜，所述生物膜位于所述噴淋裝置的下方；所述氣體供應(yīng)裝置包括若干個(gè)氣體鋼瓶，所述多個(gè)氣體鋼瓶的出氣口與氣體混合罐的進(jìn)氣口連通，所述氣體混合罐的出氣口通過(guò)控制閥門(mén)與生物反應(yīng)塔下端的配氣口連通；所述生物反應(yīng)塔下方的出液口通過(guò)控制閥門(mén)與所述循環(huán)液儲(chǔ)罐進(jìn)液口連通，所述循環(huán)液儲(chǔ)罐通過(guò)管路的蠕動(dòng)泵與所述生物反應(yīng)塔上部連通，為所述噴淋裝置提供噴淋用的循環(huán)液，并回收所述生物反應(yīng)塔內(nèi)的液體。
[0007]在所述生物反應(yīng)塔的側(cè)壁上設(shè)有若干個(gè)生物膜的填料采樣口。
[0008]在所述生物反應(yīng)塔的頂部出口設(shè)有與生物反應(yīng)塔頂部出口通過(guò)控制閥門(mén)氣路連通的氮氧化物測(cè)定儀和尾氣收集罐。
[0009]在所述氣體混合罐與生物反應(yīng)塔下端的配氣口相連接的管路上設(shè)有用于測(cè)定NOx濃度的氣體測(cè)定儀。
[0010]所述循環(huán)液儲(chǔ)與采樣罐連通，循環(huán)液儲(chǔ)罐和采樣罐均置恒溫槽內(nèi)，在循環(huán)液儲(chǔ)罐和采樣罐上分別設(shè)有采樣口。
[0011 ] 在所述采樣罐上設(shè)有PH監(jiān)測(cè)口。
[0012]實(shí)現(xiàn)上述目的之二所采用的技術(shù)方案是:一種亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物方法，其特征是，它包括以下步驟:
1)將氣體供應(yīng)裝置的多個(gè)氣體鋼瓶?jī)?nèi)存儲(chǔ)的氮?dú)?、一氧化氮、氧氣在氣體混合罐內(nèi)混合形成混合氣體；
2)將混合氣體通入生物反應(yīng)塔內(nèi)；
3)將保存在斜面上的菌株編號(hào)為(CGMCCNO:1.00238)的銅綠假單胞菌(Pseudomonasaeruginosa)接入 KNO3 0.6g ；KH2PO4 1.0g ；MgS04.7H20 1.0g ;琥珀酸鈉 2.4g ；H20 1.0 L ；pH 7.0 ;15%甘油保菌:甘油:菌液=1:3體積比的基礎(chǔ)培養(yǎng)基，所述銅綠假單胞菌購(gòu)自中國(guó)普通微生物菌種保藏管理中心，將所述培養(yǎng)基注入循環(huán)液儲(chǔ)罐向噴淋裝置提供噴淋用的循環(huán)液；
4)混合氣體與循環(huán)液、生物膜充分接觸轉(zhuǎn)化后排出，同時(shí)反應(yīng)后的循環(huán)液流入循環(huán)液儲(chǔ)罐內(nèi)。
[0013]本發(fā)明的亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置，由于它以生物和絡(luò)合吸收法脫氮相結(jié)合作為基礎(chǔ)，利用亞鐵絡(luò)合劑吸收協(xié)同好氧反硝化菌還原脫氮，具有高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，能夠滿足同步脫硫脫硝的優(yōu)點(diǎn)。
[0014]本發(fā)明的亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的方法，具有科學(xué)合理，適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明的亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:1生物反應(yīng)塔、2噴淋裝置、3氣體供應(yīng)裝置、4氣體混合罐、5循環(huán)液儲(chǔ)罐、6生物膜、7氣體測(cè)定儀、8恒溫槽、9采樣罐、11填料采樣口、12氮氧化物測(cè)定儀、13尾氣收集罐。

【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
[0018]參見(jiàn)圖1所示，本發(fā)明的亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置，包括:生物反應(yīng)塔1、噴淋裝置2、氣體供應(yīng)裝置3、氣體混合罐4和循環(huán)液儲(chǔ)罐5 ;所述噴淋裝置2設(shè)置在所述生物反應(yīng)塔I內(nèi)的頂部；在所述生物反應(yīng)塔I內(nèi)置有生物膜6，所述生物膜6位于所述噴淋裝置2的下方；所述氣體供應(yīng)裝置3包括若干個(gè)氣體鋼瓶，所述多個(gè)氣體鋼瓶的出氣口與氣體混合罐4的進(jìn)氣口連通，所述氣體混合罐4的出氣口通過(guò)控制閥門(mén)與生物反應(yīng)塔I下端的配氣口連通；所述生物反應(yīng)塔I下方的出液口通過(guò)控制閥門(mén)與所述循環(huán)液儲(chǔ)罐5進(jìn)液口連通，所述循環(huán)液儲(chǔ)罐5通過(guò)管路的蠕動(dòng)泵與所述生物反應(yīng)塔I上部連通，為所述噴淋裝置2提供噴淋用的循環(huán)液，并回收所述生物反應(yīng)塔I內(nèi)的液體。在所述生物反應(yīng)塔I的側(cè)壁上設(shè)有若干個(gè)生物膜6的填料采樣口 11。在所述生物反應(yīng)塔I的頂部設(shè)有與生物反應(yīng)塔I頂部通過(guò)控制閥門(mén)氣路連通的氮氧化物測(cè)定儀12和尾氣收集罐13。在所述氣體混合罐4與生物反應(yīng)塔I下端的配氣口相連接的管路上設(shè)有用于測(cè)定NOx濃度的氣體測(cè)定儀7。所述循環(huán)液儲(chǔ)罐5與采樣罐9連通，循環(huán)液儲(chǔ)罐5和采樣罐9均置恒溫槽8內(nèi)，在循環(huán)液儲(chǔ)罐5和采樣罐9上分別設(shè)有采樣口。在所述采樣罐9上設(shè)有PH監(jiān)測(cè)口。
[0019]本發(fā)明的亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的方法，包括的步驟有:
1)將氣體供應(yīng)裝置的多個(gè)氣體鋼瓶?jī)?nèi)存儲(chǔ)的氮?dú)?、一氧化氮、氧氣在氣體混合罐內(nèi)混合形成混合氣體；
2)將混合氣體通入生物反應(yīng)塔內(nèi)；
3)將保存在斜面上的菌株編號(hào)為(CGMCCNO:1.00238)的銅綠假單胞菌(Pseudomonasaeruginosa)接入 KNO3 0.6g ；KH2PO4 1.0g ；MgS04.7H20 1.0g ;琥珀酸鈉 2.4g ；H20 1.0 L ；pH 7.0 ;15%甘油保菌:甘油:菌液=1:3體積比的基礎(chǔ)培養(yǎng)基，所述銅綠假單胞菌購(gòu)自中國(guó)普通微生物菌種保藏管理中心，將所述培養(yǎng)基注入循環(huán)液儲(chǔ)罐5向噴淋裝置2提供噴淋用的循環(huán)液；
4)混合氣體與循環(huán)液、生物膜6充分接觸轉(zhuǎn)化后排出，同時(shí)反應(yīng)后的循環(huán)液流入循環(huán)液儲(chǔ)罐5內(nèi)。
[0020]在氣體供應(yīng)裝置3的若干個(gè)氣體鋼瓶中分別取自NO、N2、O2鋼瓶，經(jīng)各自的質(zhì)量流量計(jì)和轉(zhuǎn)子流量計(jì)調(diào)節(jié)后于氣體混合罐4內(nèi)緩沖均勻混合一定時(shí)間25-35min，由氣體測(cè)定儀7測(cè)定NOx進(jìn)口濃度，從生物反應(yīng)塔I的底部進(jìn)入，經(jīng)布?xì)庋b置曝氣，與噴淋用的循環(huán)液、填料表面的生物膜6充分接觸轉(zhuǎn)化后排出，在生物反應(yīng)塔I的頂部出口設(shè)有與生物反應(yīng)塔I頂部出口通過(guò)控制閥門(mén)氣路連通的氮氧化物測(cè)定儀12和尾氣收集罐13。通過(guò)氮氧化物測(cè)定儀12來(lái)測(cè)定處理后的進(jìn)口濃度；循環(huán)液儲(chǔ)存在循環(huán)液儲(chǔ)罐5內(nèi)，恒溫水浴鍋保持溫度恒定，通過(guò)蠕動(dòng)泵將液體在生物反應(yīng)塔I頂部均勻噴淋，與模擬煙氣構(gòu)成氣液逆流的運(yùn)行狀態(tài)，有利于提高掛膜和脫氮效果，隨后自上而下流回循環(huán)液儲(chǔ)罐5內(nèi)構(gòu)成系統(tǒng)的循環(huán)。pH監(jiān)測(cè)口用來(lái)隨時(shí)檢測(cè)和調(diào)控系統(tǒng)的pH值，滿足生物生長(zhǎng)和反應(yīng)的需要。
[0021]亞鐵絡(luò)合劑中的Fe( II )EDTA價(jià)格低廉、吸收容量大且速率快，因此，自行配制Fe( II )EDTA吸收液，采用傅里葉紅外光譜對(duì)其表征，證實(shí)即為所需的溶液后加入到反應(yīng)器中。Fe( II )EDTA率先吸收煙氣中大部分的NO，加快其從氣相轉(zhuǎn)入液相的傳質(zhì)速率，這時(shí)，在有氧條件下依然能發(fā)揮反硝化作用的生物膜將絡(luò)合態(tài)的NO轉(zhuǎn)化成無(wú)害的N2，同時(shí)使參與吸收反應(yīng)的絡(luò)合劑獲得再生；少量的N02溶于水形成勵(lì)3_和N02_，在生物反硝化酶的還原下作為氮源被直接去除；另外，鑒于煙氣中含有的SO2可溶于水形成S032—，因此，針對(duì)溶液中部分被氧化的Fe ( II ) EDTA，適當(dāng)調(diào)節(jié)pH值和S032—濃度來(lái)還原產(chǎn)物Fe (III) EDTA,以構(gòu)成有效絡(luò)合劑的循環(huán)，進(jìn)一步保證整個(gè)脫氮系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行，為今后工業(yè)化同步脫硫脫硝提供了可行性。
[0022]Fe( II )EDTA吸收與好氧反硝化菌還原脫氮相結(jié)合，取得了良好的效果，不但NOx凈化效率有顯著提高，也使被消耗和氧化的Fe ( II )EDTA得以再生。通過(guò)不斷優(yōu)化實(shí)驗(yàn)參數(shù)，體系中適宜的pH值控制在7.0-7.5范圍內(nèi)，溫度為303k，氣體停留時(shí)間EBRT為79s，循環(huán)液流量VL為550mL*min-l，NO濃度為200ppm，02體積含量3%，F(xiàn)e ( II )EDTA的加入量為1mmol ?L_1, S032_濃度維持在Smmol.!/1時(shí),保證了絡(luò)合吸收結(jié)合生物還原系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，NOx去除率高達(dá)90%以上，SO2已完全被去除。
【權(quán)利要求】
1.一種亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置，其特征是，它包括:生物反應(yīng)塔、噴淋裝置、氣體供應(yīng)裝置、氣體混合罐和循環(huán)液儲(chǔ)罐；所述噴淋裝置設(shè)置在所述生物反應(yīng)塔內(nèi)的頂部；在所述生物反應(yīng)塔內(nèi)置有生物膜，所述生物膜位于所述噴淋裝置的下方；所述氣體供應(yīng)裝置包括若干個(gè)氣體鋼瓶，所述多個(gè)氣體鋼瓶的出氣口與氣體混合罐的進(jìn)氣口連通，所述氣體混合罐的出氣口通過(guò)控制閥門(mén)與生物反應(yīng)塔下端的配氣口連通；所述生物反應(yīng)塔下方的出液口通過(guò)控制閥門(mén)與所述循環(huán)液儲(chǔ)罐進(jìn)液口連通，所述循環(huán)液儲(chǔ)罐通過(guò)管路的蠕動(dòng)泵與所述生物反應(yīng)塔上部連通，為所述噴淋裝置提供噴淋用的循環(huán)液，并回收所述生物反應(yīng)塔內(nèi)的液體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置，其特征是，在所述生物反應(yīng)塔的側(cè)壁上設(shè)有若干個(gè)生物膜的填料采樣口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置，其特征是，在所述生物反應(yīng)塔的頂部出口設(shè)有與生物反應(yīng)塔頂部出口通過(guò)控制閥門(mén)氣路連通的氮氧化物測(cè)定儀和尾氣收集罐。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置，其特征是，在所述氣體混合罐與生物反應(yīng)塔下端的配氣口相連接的管路上設(shè)有用于測(cè)定NOx濃度的氣體測(cè)定儀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置，其特征是，所述循環(huán)液儲(chǔ)與采樣罐連通，循環(huán)液儲(chǔ)罐和采樣罐均置恒溫槽內(nèi)，在循環(huán)液儲(chǔ)罐和采樣罐上分別設(shè)有采樣口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物的裝置，其特征是，在所述采樣罐上設(shè)有PH監(jiān)測(cè)口。
7.—種亞鐵絡(luò)合劑協(xié)同好氧反硝化菌處理氮氧化物方法，其特征是，它包括以下步驟: 1)將氣體供應(yīng)裝置的多個(gè)氣體鋼瓶?jī)?nèi)存儲(chǔ)的氮?dú)?、一氧化氮、氧氣在氣體混合罐內(nèi)混合形成混合氣體； 2)將混合氣體通入生物反應(yīng)塔內(nèi)； 3)將保存在斜面上的菌株編號(hào)為(CGMCCNO:1.00238)的銅綠假單胞菌(Pseudomonasaeruginosa)接入 KNO3 0.6g ；KH2PO4 1.0g ；MgS04.7H20 1.0g ;琥珀酸鈉 2.4g ；H20 1.0 L ；pH 7.0 ;15%甘油保菌:甘油:菌液=1:3體積比的基礎(chǔ)培養(yǎng)基，所述銅綠假單胞菌購(gòu)自中國(guó)普通微生物菌種保藏管理中心，將所述培養(yǎng)基注入循環(huán)液儲(chǔ)罐向噴淋裝置提供噴淋用的循環(huán)液； 4)混合氣體與循環(huán)液、生物膜充分接觸轉(zhuǎn)化后排出，同時(shí)反應(yīng)后的循環(huán)液流入循環(huán)液儲(chǔ)罐內(nèi)。
【文檔編號(hào)】B01D53/84GK104147920SQ201410405877
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】孫墨杰, 李治寬, 于大禹 申請(qǐng)人:東北電力大學(xué)