一种微藻养殖和工业废气脱硝的联合方法_2

文档序号:9627987阅读:来源:国知局
地联系起来,不仅可以利用微藻将氮污染物高效率地转化成有用的生物质,而 且使"微藻养殖"与"废气脱硝"成为两个相对独立的过程,避免了二者的相互影响。
[0025] 碱液吸收法是一种成熟的废气脱硝工艺,关于利用碱性水溶液吸收废气NOx的研 究也很多,本发明可以采用这些已有方法中的任何一种。已知地,为了使NO吸收完全,可在 碱液吸收塔前增设氧化塔,利用废气中的余氧或添加臭氧将NO氧化为NO 2,为碱液吸收法提 供最适宜的氧化度(Ν02/Ν0摩尔比)。适于不同情况的催化氧化催化剂都是本领域已知的, 比如用活性炭、活性碳纤维、高硅Na-ZSM-5分子筛或全硅β分子筛为催化剂在常温下将NO 氧化成NO2。
[0026] 根据本发明,步骤(A)采用碱液吸收法吸收固定NOx,用于吸收固定废气NOx的吸 收液采用微藻养殖过程中获得的碱性残液,并且不设置这些现有碱液吸收工艺的提取硝盐 步骤,而是将吸收NOx后获得的溶液直接为养殖微藻提供氮源。
[0027] 根据本发明,步骤(B)可采用任何已有的方法将工业废气中的NOx转化为硝酸和 /或亚硝酸,比如硝酸吸收法或用硝化菌固定NOx的方法。
[0028] 有些微藻不能够代谢NO2,当养殖这些微藻时,需要选择适当的固定NOx的方法, 以使NOx大部分或全部转化为NO 3。根据本发明,已知的方法都是可用的,比如以较高浓度 硝酸为吸收剂的氧化吸收法或者用硝化菌固定NOx的方法。
[0029] 根据本发明,优选养殖那些能同时代谢NO3和勵2的微藻,比如本发明筛选出的小 球藻、单针藻、栅藻或螺旋藻,此时不存在转化NO 2的问题。
[0030] 根据本发明,步骤(B)中,优选将工业废气中的NOx转化为硝酸和可选的亚硝酸。
[0031] 根据本发明,优选能够耐受高碱环境的微藻,养殖这些微藻可以进一步提高碱性 残液的PH值,进而提高与硝酸和/或亚硝酸反应或者吸收NOx的效率。发明人经过大量试 验,筛选出以下能够耐高碱环境的微藻,比如小球藻、单针藻、栅藻或螺旋藻,这些微藻能够 在pH为9~11的环境下健康生长。
[0032] 根据本发明,优选那些在光照下能够依靠自身代谢迅速提高藻液pH值的微藻,养 殖这些微藻可以进一步提高养殖微藻过程的效率。发明人经过大量试验,筛选出以下能够 迅速提高藻液PH值的微藻,如小球藻、单针藻、栅藻或者螺旋藻,上述微藻能够在1~24小 时内将藻液的PH值提高到9~11,使藻液满足高效与硝酸和/或亚硝酸反应或者吸收固定 NOx的要求。
[0033] 优选的情况下,步骤(3)中所述的为微藻提供氮源的溶液中,以氮原子计,含氮化 合物的量为90~30000 μ g/g,优选为500~20000 μ g/g。
[0034] 工业废气中除了含有NOx外,可能还含有其他污染物比如SOx,本领域技术人员通 过简单的试验(比如通过测定NOx吸收率或者测定微藻生长速率的变化程度),就能够确 认废气中是否含有或者过量地含有对本发明的联合方法产生显著影响的污染物。发明人发 现,当工业排放的烟气中的SOx含量较高时,会降低碱性养藻残液对NOx的吸收效率。根据 需要,本领域技术人员也可以通过常规已知的技术手段,将废气中的SOx降低至不显著影 响本发明的联合方法实施的水平。一般工业排放的烟气,尤其是燃煤烟气中含有大量SOx, 因此对于这些工业废气,需要在本发明的废气脱硝前,将其含有的SOx去除。
[0035] 根据本发明,所述的工业废气优选为不含有SOx或经过脱硫处理(脱除废气中的 SOx)的工业废气。
[0036] 本发明取得了如下的技术效果。
[0037] 根据本发明,一方面,微藻主要依靠代谢有机碳源快速生长,对光照条件要求宽 松,在更快消耗无机氮源的同时,大大降低了养殖过程对光照的依赖,达到提高脱硝效率、 减少占地面积、提高工艺过程稳定性的目的;另一方面,提供光照有利于提高异养培养的有 机碳源利用率。
[0038] 根据本发明,养藻所产生的碱性养藻残液对工业废气中的NOx吸收效率更高。
[0039] 根据本发明,微藻养殖与工业废气脱硝是两个相对独立的过程,避免了因废气排 放与微藻养殖工况不同而造成的相互影响,避免了大量NO不溶于水而难以吸收的问题,这 两个过程依靠采收微藻的碱性残液联系起来,不需要额外的碱性吸收液或碱性中和液就能 利用工业废气中的NOx为微藻提供氮源,这使得本发明的方法养殖成本更低。
[0040] 根据本发明,特定的微藻,比如小球藻、栅藻、单针藻或螺旋藻,它们可以同时代谢 NO3和勵2,可以耐受高氮浓度的环境,还能靠自身的代谢在养殖后期迅速提高藻液的pH 值,养殖这些微藻可以进一步提高转化NOx的效率。
[0041] 根据本发明,简化了工业废气脱硝的工艺步骤,提高了其工艺过程的经济性,t匕 如,对于碱液吸收法,不需要额外的碱性吸收液和硝盐提取步骤;对于将NOx固定为酸的方 法,不需要大型的储酸容器,同时不需要额外的碱性中和液即可将硝酸/亚硝酸转化成更 高价值的硝盐,为养殖微藻所用。
[0042] 本发明构筑了一种减排工业废气污染物与生产微藻生物质的循环经济模式。利用 工业排放的废气中的NO x来作为培养液中的氮源,在减排污染物的同时,获得了有价值的微 藻生物质。在这样一个循环经济的模式中,治理工业废气的部分成本用于培养微藻,工厂减 少了废气、废水排放和对环境的污染,形成了封闭的循环,出口只有微藻生物质。
[0043] 除非另有定义,本说明书所用的所有技术和科学术语都具有本领域技术人员常规 理解的含义。在有冲突的情况下,以本说明书的定义为准。
[0044] 在本说明书的上下文中,除了明确说明的内容之外,未提到的任何事宜或事项均 直接适用本领域已知的那些而无需进行任何改变。
[0045] 本发明所公开的所有特征可以任意组合,这些组合应被理解为本发明所公开的内 容,除非本领域技术人员认为该组合明显不合理。本说明书所公开的数值点,不仅包括具体 公开的数值点,还包括各数值范围的端点,这些数值点所任意组合的范围都应被视为本发 明已公开的范围,不论本文中是否一一公开了这些数值对。
【附图说明】
[0046] 图1为本发明一种优选实施方式的示意图。
[0047] 图2为脱硝工艺的示意图。
[0048] 图3为实施例1的微藻生长曲线。
[0049] 图4为实施例2的微藻生长曲线。
[0050] 图5为实施例3的微藻生长曲线。
【具体实施方式】
[0051] 下面以实施例详细说明本发明,但并不因此构成对本发明的限制。
[0052] 藻液光密度倌(OD^倌)测定:
[0053] 光密度值用分光光度计测定,以蒸馏水作对照,测定藻液在波长680nm处的吸光 值,作为微藻浓度的指标。
[0054] 微藻的培养基:
[0055] 培养基成份见表1~表2。
[0056] 表1 培养基BGll
[0058] 表2微量兀素 A5
[0059]
[0060] 溶液氮含量的测定
[0061] 采用ICS3000型离子色谱仪(美国Dionex公司)测定水溶液中的NO3_含量 或者NO2含量,仪器配有EG40淋洗液自动发生器、电导检测器和变色龙色谱工作站; IonPac AS11-HC 型分离柱(250mmX4mmi.d·) ;IonPac AGll 型保护柱(5
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