專利名稱：煙道氣生物法同步脫除二氧化硫和氮氧化物的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保持技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及煙道氣生物法同步脫除二氧化硫和氮氧化物(so2/nox)的工藝方法及裝置。該技術(shù)不僅適用于煙道氣、鍋爐尾氣、天然氣、沼氣、化纖廢氣等的氣體凈化處理，還適用于含酸廢水、硫酸鹽廢水、硝酸鹽廢水的凈化處理。
背景技術(shù)：
本發(fā)明技術(shù)主要為解決化石燃料的尾氣凈化處理和達(dá)標(biāo)排放問題。以煤炭、石油、天然氣、生物能源氣等能源的形成過程中，存在硫、氮物質(zhì)，燃燒后形成 so2/nox，易形成酸雨，對(duì)環(huán)境和人體都帶來嚴(yán)重污染和損害。隨著國家對(duì)so2/nox排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，開發(fā)新的同步脫硫脫氮工業(yè)化技術(shù)任務(wù)緊迫。目前較為成熟的同步脫硫脫氮傳統(tǒng)技術(shù)主要有濕法石灰石脫硫+選擇性催化還原脫硝技術(shù)、電子束法同步脫硫脫硝、活性炭催化法同步脫硫脫硝等技術(shù)，這些技術(shù)各有優(yōu)勢(shì)，但都不同程度地存在成本和運(yùn)行費(fèi)用較高、外加試劑較多、二次污染等問題，尤其對(duì)于國家日益嚴(yán)格的so2/nox排放標(biāo)準(zhǔn)略顯吃力。生物法則以其成本低、操作維護(hù)方便、脫除效率高、二次污染少等優(yōu)勢(shì)，走上了煙氣脫硫脫氮的工業(yè)化舞臺(tái)。宜興協(xié)聯(lián)熱電廠引進(jìn)了荷蘭煙氣生物脫硫技術(shù)，率先在全球建成工業(yè)化裝置，自2007年投運(yùn)以來，效果顯著，獲得了成功。但該工藝過程僅解決了脫硫問題，對(duì)NOx的脫除沒做考慮。本專利技術(shù)在脫硫基礎(chǔ)上增加了脫硝工藝，解決了氣體污染中S02/N0x同步脫除的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是采用生物法對(duì)煙道氣中的502/^0)(進(jìn)行同步脫除和工業(yè)化設(shè)計(jì)，主要技術(shù)方案如下一套煙道氣生物法同步脫除S02/N0x的裝置，由一級(jí)洗脫塔、調(diào)節(jié)池、二級(jí)生物硫化塔、生物同步脫硫氮塔和沉降池、硫分離器串聯(lián)組成。；換熱器出來的煙氣進(jìn)入一級(jí)洗脫塔后排放，洗脫塔出來的液體進(jìn)入調(diào)節(jié)池，然后進(jìn)入二級(jí)生物硫化塔，再進(jìn)入生物同步脫硫氮塔，最后經(jīng)沉降池和硫分離器，獲得固體單質(zhì)硫，液體返回到一級(jí)洗脫塔。本發(fā)明的裝置進(jìn)行同步脫除S02/N0x的方法，原煙道氣首先與凈煙道氣進(jìn)行換熱，進(jìn)入一級(jí)洗脫塔，控制堿液PH值在8 — 9，塔內(nèi)溫度在40°C以下，在這里煙道氣中可溶性的S02/N0x被堿液吸收下來，轉(zhuǎn)化為液相中的硫酸鹽與硝酸鹽，凈煙道氣與原煙道氣換熱后排放；洗脫下來的污染物在液相中，進(jìn)行廢液調(diào)節(jié)池，與COD有機(jī)廢水充分調(diào)質(zhì)后，進(jìn)入二級(jí)生物硫化塔，控制塔內(nèi)厭氧環(huán)境，pH值在5 - 7，溫度在25 - 40°C，其中的硫酸鹽在硫酸鹽還原菌作用下轉(zhuǎn)化為硫化物；然后進(jìn)入三級(jí)同步脫硫脫氮塔，控制塔內(nèi)厭氧環(huán)境，PH值在7 - 8，溫度在25 — 40°C，硫化物與硝酸鹽在脫氮硫桿菌作用下，將硫化物轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫，硝酸鹽轉(zhuǎn)化成氮?dú)猓桓缓瑔钨|(zhì)硫的液體經(jīng)過硫泥沉降池和硫分離器，將單質(zhì)硫從液相中分離出來，剩余的堿性工藝廢水回到一級(jí)洗脫塔進(jìn)行再利用。所述的一級(jí)洗脫塔中停留時(shí)間2— 3秒內(nèi)。
所述的硫酸鹽還原菌為主體菌群，外加COD有機(jī)廢水作為硫化微生物的碳源營養(yǎng)，通過以廢制廢將液相中的S042_/S032_轉(zhuǎn)化為S2_/HS_。待處理的煙道氣首先與凈化處理后待排放的煙道氣進(jìn)行換熱，控制進(jìn)入堿洗塔的煙氣溫度在50°C以下，而排放的煙道氣溫度達(dá)到80°C左右，以方便高空排放所述的脫氮硫桿菌采用脫氮硫桿菌為主體的生物菌群，采用微生物胞外產(chǎn)硫，將存在于液相中的單質(zhì)硫通過斜板沉降、固液分離等方法分離出來。本發(fā)明的裝置的應(yīng)用，適用于煙道氣、鍋爐尾氣、天然氣、沼氣、化纖廢氣、含酸廢水、硫酸鹽廢水、硝酸鹽廢水的凈化處理。技術(shù)說明如下
(I)堿液吸收及裝置采用高效傳質(zhì)設(shè)備和塔內(nèi)件設(shè)計(jì)，在堿洗塔中停留時(shí)間2— 3秒內(nèi)，將氣相中的污染物質(zhì)洗脫下來，使得凈化處理后氣體達(dá)標(biāo)排放(S02/N0x< 100mg/Nm3)。堿洗塔中的堿液主要為后續(xù)生物脫硫脫氮過程中產(chǎn)生的堿性液體，不僅節(jié)約了成本，而且將過程中的工藝廢水回用，降低水耗和外排廢水的處理，二次污染少?？刂茐A洗塔中堿液pH值8— 9，堿洗后可將液相溫度降至40°C以下，有利于后續(xù)生物處理。堿洗塔內(nèi)發(fā)生的主要吸收反應(yīng)為S02/S03+0r+H20 — SO42VSO32-Ν02/Ν0χ+0『+Η20 — N027N(V(2)生物硫化及裝置生物硫化過程中，采用以硫酸鹽還原菌為主體菌群，外加COD有機(jī)廢水(檸檬酸、乳酸、糧食發(fā)酵、酒精廠、果產(chǎn)品處理廠等)作為硫化微生物的碳源營養(yǎng)，通過以廢制廢將液相中的S042_/S032_轉(zhuǎn)化為S2_/HS_?？刂粕锪蚧幸合鄍H值57，厭氧環(huán)境，溫度控制在25_40°C內(nèi)。生物塔內(nèi)發(fā)生的主要生物反應(yīng)為CH3C00H+S0 廣+H+ — C02+HS_CH3C00H+S032_+H+ — C02+HS_(3)生物同步脫硫脫氮及裝置采用脫氮硫桿菌為主體的生物菌群，在生物同步脫硫脫氮塔內(nèi)進(jìn)行生物法同步脫硫脫氮，通過塔內(nèi)溫度25— 40°C，pH值7— 8，厭氧環(huán)境，將脫硫產(chǎn)物控制為單質(zhì)硫產(chǎn)品，而氮?jiǎng)t變?yōu)榈獨(dú)馀懦觥２捎梦⑸锇猱a(chǎn)硫，可將存在于液相中的單質(zhì)硫通過斜板沉降、固液分離等方法分離出來。生物塔內(nèi)發(fā)生的主要生物反應(yīng)為5S2>2N03>6H20 — 5S°+N2+120r本發(fā)明煙道氣凈化處理技術(shù)對(duì)進(jìn)氣要求低，不怕灰塵、重金屬，不需要嚴(yán)格的預(yù)處理。還可通過在生物菌群中增加相應(yīng)微生物進(jìn)行重金屬的有效脫除。同時(shí)，同步脫硫脫氮菌群為自養(yǎng)菌，對(duì)CO2也有一定的去除效果。整個(gè)工藝操作條件溫和，設(shè)備無須防腐。整個(gè)工藝外加物質(zhì)除COD有機(jī)廢水外，僅需添加少量的微生物營養(yǎng)物質(zhì)和調(diào)控洗脫塔中pH值的補(bǔ)充堿，通過前端換熱獲得的熱量維持后端生物反應(yīng)需要的溫度。過程中沒有大型耗電設(shè)備，電耗、水耗均較傳統(tǒng)處理工藝為低。整個(gè)工藝成本約為傳統(tǒng)工藝成本的1/3，可工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1 :煙氣生物法同步脫硫脫氮工藝流程簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明裝置如圖所示原煙道氣首先與凈煙道氣進(jìn)行換熱，進(jìn)入一級(jí)洗脫塔，控制堿液pH值在8 — 9，塔內(nèi)溫度在40°C以下，在這里煙道氣中可溶性的S02/N0x被堿液吸收下來，凈煙道氣與原煙道氣換熱后排放；洗脫下來的污染物在液相中，進(jìn)行廢液調(diào)節(jié)池，與COD有機(jī)廢水充分調(diào)質(zhì)后，進(jìn)入二級(jí)生物硫化塔，控制塔內(nèi)厭氧環(huán)境，PH值在5 — 7，溫度在25 -40°C，其中的硫酸鹽在硫酸鹽還原菌作用下轉(zhuǎn)化為硫化物；然后進(jìn)入三級(jí)同步脫硫脫氮塔，控制塔內(nèi)厭氧環(huán)境，PH值在7 — 8，溫度在25 - 40°C，硫化物與硝酸鹽在脫氮硫桿菌作用下，將硫化物轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫，硝酸鹽轉(zhuǎn)化成氮?dú)?；富含單質(zhì)硫的液體經(jīng)過硫泥沉降池和硫分離器，將單質(zhì)硫從液相中分離出來，剩余的堿性工藝廢水回到一級(jí)洗脫塔進(jìn)行再利用。按照本發(fā)明的裝置的使用實(shí)施例如下實(shí)施例1:煙道氣經(jīng)換熱后進(jìn)入洗脫塔，在中停留時(shí)間2-3秒內(nèi)，將氣相中的污染物質(zhì)302/勵(lì))(洗脫下來，使得凈化處理后氣體達(dá)標(biāo)排放(S02/N0x< 100mg/Nm3)。洗脫下來的廢液進(jìn)入調(diào)節(jié)池中，同時(shí)加入COD有機(jī)廢水，均質(zhì)后進(jìn)入生物硫化塔，以硫酸鹽還原菌為主體的微生物在PH值5— 6，溫度25— 30°C的厭氧環(huán)境下，將液相中的S0427S032_轉(zhuǎn)化為S2—/HS'其后以硫化物為主的廢水進(jìn)入生物脫硫氮塔，以脫氮硫桿菌為主體的微生物在pH值7—8，溫度25— 30°C的厭氧環(huán)境下，將脫硫化物轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，而氮?jiǎng)t變?yōu)榈獨(dú)馀懦觥４嬖谟谝合嘀械膯钨|(zhì)硫通過斜板沉降、固液分離等方法分離出來。實(shí)施例2 :煙道氣經(jīng)換熱后進(jìn)入洗脫塔，在中停留時(shí)間2—3秒內(nèi)，將氣相中的污染物質(zhì)302/勵(lì))(洗脫下來，使得凈化處理后氣體達(dá)標(biāo)排放(S02/N0x< 100mg/Nm3)。洗脫下來的廢液進(jìn)入調(diào)節(jié)池中，同時(shí)加入COD有機(jī)廢水，均質(zhì)后進(jìn)入生物硫化塔，以硫酸鹽還原菌為主體的微生物在PH值6— 7，溫度35— 40°C的厭氧環(huán)境下，將液相中的S0427S032_轉(zhuǎn)化為S2—/HS'其后以硫化物為主的廢水進(jìn)入生物脫硫氮塔，以脫氮硫桿菌為主體的微生物在pH值
6.5—7. 5，溫度35— 40°C的厭氧環(huán)境下，將脫硫化物轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，而氮?jiǎng)t變?yōu)榈獨(dú)馀懦?。存在于液相中的單質(zhì)硫通過斜板沉降、固液分離等方法分離出來。實(shí)施例3 :煙道氣經(jīng)換熱后進(jìn)入洗脫塔，在中停留時(shí)間2—3秒內(nèi)，將氣相中的污染物質(zhì)302/勵(lì))(洗脫下來，使得凈化處理后氣體達(dá)標(biāo)排放(S02/N0x< 100mg/Nm3)。洗脫下來的廢液進(jìn)入調(diào)節(jié)池中，同時(shí)加入COD有機(jī)廢水，均質(zhì)后進(jìn)入生物硫化塔，以硫酸鹽還原菌為主體的微生物在PH值5— 7，溫度30— 35°C的厭氧環(huán)境下，將液相中的S0427S032_轉(zhuǎn)化為S2—/HS'其后以硫化物為主的廢水進(jìn)入生物脫硫氮塔，以脫氮硫桿菌為主體的微生物在pH值6— 7，溫度30— 35°C的厭氧環(huán)境下，將脫硫化物轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，而氮?jiǎng)t變?yōu)榈獨(dú)馀懦?。存在于液相中的單質(zhì)硫通過斜板沉降、固液分離等方法分離出來。本發(fā)明煙道氣生物法同步脫除二氧化硫和氮氧化物的方法及裝置，本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過借鑒本文內(nèi)容，適當(dāng)改變工藝參數(shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的系統(tǒng)已通過不同的實(shí)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(duì)本文所述的系統(tǒng)進(jìn)行改動(dòng)或適當(dāng)變更與組合，來實(shí)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(dòng)對(duì)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.煙道氣生物法同步脫除so2/nox的裝置，其特征是由一級(jí)洗脫塔、調(diào)節(jié)池、二級(jí)生物硫化塔、生物同步脫硫氮塔和沉降池、硫分離器串聯(lián)組成；換熱器出來的煙氣進(jìn)入一級(jí)洗脫塔后排放，洗脫塔出來的液體進(jìn)入調(diào)節(jié)池，然后進(jìn)入二級(jí)生物硫化塔，再進(jìn)入生物同步脫硫氮塔，最后經(jīng)沉降池和硫分離器，獲得固體單質(zhì)硫，液體返回到一級(jí)洗脫塔。
2.采用權(quán)利要求1的裝置進(jìn)行同步脫除S02/N0x的方法，其特征是原煙道氣首先與凈煙道氣進(jìn)行換熱，進(jìn)入一級(jí)洗脫塔，控制堿液PH值在8 — 9，塔內(nèi)溫度在40°C以下，在這里煙道氣中可溶性的302/^0)(被堿液吸收下來，轉(zhuǎn)化為液相中的硫酸鹽與硝酸鹽，凈煙道氣與原煙道氣換熱后排放；洗脫下來的污染物在液相中，進(jìn)行廢液調(diào)節(jié)池，與COD有機(jī)廢水充分調(diào)質(zhì)后，進(jìn)入二級(jí)生物硫化塔，控制PH值在5 - 7，溫度在25 - 400C，其中的硫酸鹽在硫酸鹽還原菌作用下轉(zhuǎn)化為硫化物；然后進(jìn)入三級(jí)同步脫硫脫氮塔，控制塔內(nèi)厭氧環(huán)境，PH值在7 - 8，溫度在25 - 40°C，硫化物與硝酸鹽在脫氮硫桿菌作用下，將硫化物轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫，硝酸鹽轉(zhuǎn)化成氮?dú)?；富含單質(zhì)硫的液體經(jīng)過硫泥沉降池和硫分離器，將單質(zhì)硫從液相中分離出來，剩余的堿性工藝廢水回到一級(jí)洗脫塔進(jìn)行再利用。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述的一級(jí)洗脫塔中停留時(shí)間2—3秒內(nèi)。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述的硫酸鹽還原菌為主體菌群，外加COD有機(jī)廢水作為硫化微生物的碳源營養(yǎng)，通過以廢制廢將液相中的S042_/S032_轉(zhuǎn)化為S2_/HS_。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述的脫氮硫桿菌采用脫氮硫桿菌為主體的生物菌群，采用微生物胞外產(chǎn)硫，將存在于液相中的單質(zhì)硫通過斜板沉降、固液分離等方法分離出來。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置的應(yīng)用，其特征是適用于煙道氣、鍋爐尾氣、天然氣、沼氣、化纖廢氣、含酸廢水、硫酸鹽廢水、硝酸鹽廢水的凈化處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及煙道氣生物法同步脫除二氧化硫和氮氧化物的方法及裝置。由一級(jí)洗脫塔、調(diào)節(jié)池、二級(jí)生物硫化塔、生物同步脫硫氮塔和沉降池、硫分離器串聯(lián)組成。煙道氣凈化處理技術(shù)對(duì)進(jìn)氣要求低，不怕灰塵、重金屬，不需要嚴(yán)格的預(yù)處理。還可通過在生物菌群中增加相應(yīng)微生物進(jìn)行重金屬的有效脫除。同時(shí)，同步脫硫脫氮菌群為自養(yǎng)菌，對(duì)CO2有一定的去除效果。操作條件溫和，設(shè)備無須防腐。外加物質(zhì)除COD有機(jī)廢水外，僅需添加少量的微生物營養(yǎng)物質(zhì)和調(diào)控洗脫塔中pH值的補(bǔ)充堿，通過前端換熱獲得的熱量維持后端生物反應(yīng)需要的溫度。過程中沒有大型耗電設(shè)備，電耗、水耗均較傳統(tǒng)處理工藝為低。整個(gè)工藝成本約為傳統(tǒng)工藝成本的1/3，可工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B01D53/75GK102989272SQ20121051480
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月4日
發(fā)明者徐姣, 張衛(wèi)江, 屈溁敏, 徐雪濤 申請(qǐng)人:天津大學(xué)