一種可燃氣體脫氧、脫氮的生物處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于氣體脫氧、脫氮技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可燃氣體脫氧、脫氮的生物處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤層氣、頁巖氣、焦爐煤氣、生物質(zhì)燃氣、填埋氣等可燃的非常規(guī)天然氣或廢氣的開發(fā)利用日益受到國際社會的關(guān)注。以上可燃氣體中通?；煊胁煌康难鯕狻⒌獨?。氧氣的存在會給可燃氣體在運輸、分離和利用過程中造成較大的安全隱患；而氮氣的存在會降低可燃氣體的熱值，影響終端利用的經(jīng)濟效益。為了安全、高值利用以上可燃氣體，脫氧、脫氮是必要環(huán)節(jié)，尤其是脫氧步驟。
[0003]目前，可燃氣體脫氧主要采用化學催化反應來消耗氣體中的氧，例如甲烷催化燃燒除氧(公開專利CN 101664679 B)、焦炭催化燃燒除氧(授權(quán)專利ZL02113627.0)、一氧化碳催化燃燒除氧(公開專利CN 100579653 C)、氫氣催化燃燒除氧(公開專利CN 100579653C)、甲醇催化燃燒除氧(公開專利CN 103599775 A)。以上化學催化脫氧工藝，一方面需要消耗可燃氣中的甲烷、一氧化碳、氫氣，或者消耗系統(tǒng)外界供給的氫氣、焦炭、甲醇等，造成能源的浪費；另一方面，由于化學催化脫氧是一個放熱反應，必然在高溫高壓條件下運行，對設(shè)備要求以及運行安全都是極大的挑戰(zhàn)。
[0004]目前，可燃氣體脫氮由于難度較大，很少有脫氮應用。專利“含氧煤層氣的脫氧、脫氮系統(tǒng)”(公開專利CN 103484184 A)公開了一種采用深冷分離進行脫氧脫氮的方法，但該方法能耗較高。
[0005]綜述以上，有必要開發(fā)一種更為安全、低耗、高效的可燃氣體脫氧、脫氮工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供可燃氣體脫氧、脫氮的生物處理方法，實現(xiàn)可燃氣體安全、低耗、高效的脫氧、脫氮。
[0007]本發(fā)明中可燃氣體脫氧、脫氮的生物處理方法，包括以下步驟:
[0008](I)將有機廢水、含氧/氮可燃氣體、好氧活性污泥通入密閉式脫氧生物反應器，控制密閉式生物反應器內(nèi)溫度20?35°C、pH值6.5?8.5，好氧活性污泥利用有機廢水中的有機質(zhì)和含氧/氮可燃氣體中的氧氣進行好氧呼吸代謝，消耗含氧/氮可燃氣體中的氧氣；
[0009]有機質(zhì)+02—C02+H20
[0010](2)將無氮培養(yǎng)基、脫氧后的含氮可燃氣體、自生厭氧化能異養(yǎng)固氮菌通入密閉式脫氮生物反應器，控制密閉式生物反應器內(nèi)溫度25?68°C、pH值6.5?8.5，自生厭氧化能異養(yǎng)固氮菌利用無氮培養(yǎng)基中的非氮營養(yǎng)物質(zhì)和含氮可燃氣體中的氮氣進行自生厭氧化能固氮代謝，消耗含氮可燃氣體中的氮氣。
[0011]非氮營養(yǎng)物質(zhì)+N2H細胞蛋白質(zhì)+NH4+
[0012]所述的有機廢水包括但不局限于生活污水和工業(yè)有機廢水；
[0013]所述的含氧/氮可燃氣體包括但不局限于煤層氣、頁巖氣、焦爐煤氣、生物質(zhì)燃氣、填埋氣；
[0014]所述的好氧活性污泥來源于污水處理廠；
[0015]所述無氮培養(yǎng)基配方為每升水中含葡萄糖5?20g，KH2P040.2?3g，MgS04.7H2O0.2?0.5g，NaCl 0.2?lg，F(xiàn)eS04 0.05?0.Ig，CaCl2.2H20 0.2?0.5g,NaMoO40.01?0.03g，CaC03 3?5g，L-抗壞血酸0.2?0.4g ；
[0016]所述自生厭氧化能異養(yǎng)固氮菌包括但不局限于丙酮丁醇梭菌(Clostridiumacetobutylicum)、拜氏梭菌(Clostridium beijerinckii)、丁酉愛梭菌(Clostridiumbutyric um)、克氏梭菌(Clostridium kluy ver i i )、巴斯德梭菌(Clostridiumpasteurianum)、亨氏梭菌(Clostridium hungatei )、Clostridium formicoaceticum、Clostridium akagi1、C10stridium acidiso I1、Thermoanaerobacteriumthermosaccharolyticum;應用時添加它們的一種菌或多種菌組合；
[0017]所述的密閉式脫氧生物反應器和密閉式脫氮生物反應器類型包括攪拌式反應器、鼓泡塔反應器、微泡反應器、膜反應器，優(yōu)選為膜反應器，根據(jù)可燃氣體中氧、氮含量的高低可串聯(lián)設(shè)置多級脫氧/氮生物反應器保證處理后氣體中的氧、氮含量達到要求；
[0018]所述的密閉式脫氧生物反應器和密閉式脫氮生物反應器設(shè)置氣體自循環(huán)回路，延長反應器內(nèi)氣液接觸時間，提高反應器的氧、氮脫除效率。
[0019]與現(xiàn)有的高溫高壓化學催化脫氧和超低溫深冷脫氧脫氮相比，本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于，利用微生物的相關(guān)代謝功能實現(xiàn)可燃氣體脫氧、脫氮在常溫常壓條件下運行。采用該發(fā)明方法具有三個優(yōu)勢:I)脫氧、脫氮在常溫常壓條件下運行，對設(shè)備和控制要求較低，運行穩(wěn)定性較高，整體過程安全性較高;2)脫氧過程消耗的是有機廢水中的有機質(zhì)，無需消耗甲烷、一氧化碳、氫氣、焦炭、甲醇等能源物質(zhì)，處理過程的能源效率較高，而且脫氧過程本身具有污水處理作用;3)脫氮過程在常壓下進行，無需多級壓縮制冷，能耗較低。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明方法的工藝流程示意圖
【具體實施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0022]實施例1:
[0023]對某垃圾填埋場的填埋氣進行脫氧、脫氮處理，填埋氣收集量為10000m3/d，填埋氣主要成分為CH450%、C0240%、022%、N26%。收集填埋氣和附近生活污水，將它們和污水處理廠的好氧活性污泥通入密閉式脫氧膜生物反應器，控制反應器內(nèi)溫度20°C、pH值6.5進行好氧呼吸代謝，好氧活性污泥中的好氧化能異養(yǎng)菌通過反應式(有機質(zhì)+02—C02+H20)消耗02;配制無氮培養(yǎng)基，配方為每升水中含葡萄糖58，1012?040.28，1%304.7H20 0.2g，NaCl
0.2g，F(xiàn)eS04 0.05g,CaCl2.2H20 0.2g,NaMoO4O-OIg,CaC03 3g，L_抗壞血酸0.2g，將無氮培養(yǎng)基、脫氧后的填埋氣、丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutyl icum)通入兩級密閉式脫氮微泡生物反應器，控制反應器內(nèi)溫度25°C、pH值6.5進行厭氧固氮代謝，丙酮丁醇梭菌利用無氮培養(yǎng)基中的非氮營養(yǎng)物質(zhì)和填埋氣中的氮氣進行自生厭氧固氮代謝，按照反應式(非氮營養(yǎng)物質(zhì)+N2—細胞蛋白質(zhì)+NH4+)消耗填埋氣中的氮氣，最后獲得成分為CH453%、C0245% ^020.1%