一种脱氮菌脱除烟气氮氧化物的净化装置和净化方法与流程

本发明涉及一种脱氮菌脱除烟气氮氧化物的净化装置和净化方法，属于大气污染物净化技术领域。

背景技术：

nox（氮氧化物）是大气污染物中的重要一种，是造成酸雨和光化学烟雾的主要污染物之一。大气中的nox主要来自于工业生产中烟气的排放，其中尤以煤、石油等石化燃料的燃烧过程和矿石的焙烧、冶炼过程为主。随着经济社会不断发展，工业规模逐渐扩张，锅炉排放的烟气量成倍增加，nox的排放量也急剧增加。为了环境的可持续发展，国家环保部门逐步出台了一系列控制nox排放的法规、政策，同时对部分火电厂还提出了同步安装或实际预留烟气脱除nox项目的要求。

目前，工业上脱除nox是以nh3为还原剂的选择性催化还原（scr）技术为主流，这种工艺受运行条件影响较大，投资、管理和运行费用高，操作温度范围窄，且存在氨泄露、以及催化剂易失活等缺点。

微生物脱氮法是一种新的脱除nox的方法，它利用微生物降解或转化空气中的污染物，具有成本低、危险小等优点。但微生物脱氮技术与选择性催化还原（scr）技术相比，也有净化速度慢等不足；如应用原有结构设备，则会产生净化剂与烟气接触时间不足的现象，造成转化不完全、净化不彻底的结果。

因此，设计一种新的脱氮菌脱除烟气氮氧化物的净化装置和净化方法，供微生物脱氮环节使用，在满足净化效果的情况下克服现有技术的不足，是本领域技术人员需解决的问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：

现有技术中的脱除烟气中nox的净化装置在用于微生物脱氮法时，净化剂与烟气接触时间不足，导致转化不完全、净化效果不彻底，需要提出一种新的适用于微生物脱氮法的脱氮菌脱除烟气氮氧化物的净化装置；

提出一种新的脱氮菌脱除烟气氮氧化物的净化装置之后，还需要提出应用于所述净化装置的净化方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

一种脱氮菌脱除烟气氮氧化物的净化装置，其特征在于：包括壳体，壳体下部设置有烟气进口，壳体顶部设有烟气出口，壳体内底部设置有营养液池，壳体内烟气进口上方横向设置至少一个孔板，孔板均布小孔，小孔上下口均为正方形且上口边长小于下口；

壳体下部还设置有循环装置，所述循环装置包括营养液排出管、营养液输入管，循环泵和至少一个喷液管；其中循环泵的输入端连接营养液输入管，循环泵的输出端连接喷液管，喷液管在孔板上方均开有喷液口。

优选的，所述孔板的小孔，上下口中心位于同一竖直线上。

优选的，所述孔板的厚度为2~3mm，小孔上口边长为1~2mm，下口边长为3~4mm。

优选的，所述孔板数量为2，上下平行设置；所述喷液管数量为3~5，垂直穿过孔板并均匀分布，分别在2层孔板上方和营养液池的上方开有喷液口。

优选的，壳体内孔板上方还设置有去除烟气所含水雾的除雾器和用于净化除雾器的喷淋净化器。

所述营养液排出管上设置有排出阀，所述营养液输入管上设置有输入阀。

优选的，所述营养液排出管以支管连接循环泵的输入端。

一种应用所述脱氮菌脱除烟气氮氧化物的净化装置的净化方法，依次包括如下步骤：

（1）通过营养液输入管和循环泵将带有脱氮菌和碳源的营养液输入至营养液池；

（2）在循环泵作用下，携带脱氮菌的营养液依次经过营养液排出管、循环泵、喷液管后喷落在孔板上，在重力作用下顺着孔板的小孔向下流动，在小孔内表面形成带有脱氮菌的液体膜；

（3）对含有nox的烟气施加送烟压力，送烟压力使壳体内气压保持1.2倍大气压的水平；烟气从烟气进口进入壳体后，从孔板下方穿过小孔上行时，液体膜中的脱氮菌与烟气中的nox接触，利用nox作为氮源，将nox进行还原，同时脱氮菌本身也获得生长繁殖；其中no2与营养液中的水发生反应：3no2+h2o=2hno3+no，反应生成的no3^—和no均能被脱氮菌还原，no被脱氮菌直接还原成n2；

（4）反应完毕的烟气继续上行后从烟气出口排出，净化过程完毕。

本发明具有以下的优点：

1.所述净化装置中孔板的小孔采用梯台形结构，与直壁通孔结构相比，携带脱氮菌的营养液在小孔内向下流动时速度降低，液体膜不但面积增大而且保持时间延长，这样脱氮菌与烟气中的nox接触时间得到提高，还原反应进行得更加充分，净化效果得到保证。

2.脱氮菌悬浮生长于营养液之中，利用烟气中的nox作为氮源，使得脱氮菌在净化烟气的同时，自身也得以生长繁殖，所以该装置的循环利用率较高；

3.所述净化装置的优选方案中，喷液管垂直方向上开多层开口，实现多层次喷液，进一步提高了脱氮菌与烟气的接触和反应效果；

4.使用本发明的技术方案，不但具有投入低，设备简单，维修方便等优点，并且不会产生二次性污染。

附图说明

图1是本发明实施例的剖面结构示意图；

图2是本发明实施例中孔板6与喷液管7的结构示意图；

图3是本发明实施例中孔板6的剖面结构示意图；

其中：1.壳体，2.除雾器，3.烟气进口，4.营养液排出管，5.营养液输入管，6.孔板，7.喷液管，8.喷淋净化器，9.烟气出口，10.喷淋头，11.循环泵，12.营养液池。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示的，一种脱氮菌脱除烟气氮氧化物的净化装置的实施例，包括壳体1；壳体1下部设置有烟气进口3；壳体1顶部设有烟气出口9；壳体1内底部设置有营养液池12；壳体1内烟气进口3上方，以上下平行方式设置2个与壳体1内壁紧密配合的横向孔板6，孔板6均布的小孔上下口均为正方形且上下口中心位于同一竖直线上，其中上口边长为1.5mm，下口边长为3mm；壳体1内孔板6上方还设置有去除烟气所含水雾的除雾器2和用于净化除雾器的喷淋净化器8，其中除雾器2为2组，喷淋净化器8在除雾器2上下两侧各设置1组喷淋头10和相应的管路，本实施例中共设置4组喷淋头10，每组7个且均匀分布，喷淋净化器8与外部水源连接。喷淋头10所喷出的水，流入营养液后可补充发生脱氮反应时消耗的水。

2层孔板6在壳体1内呈上下平行设置，将烟气反应主要发生的区域分成三个部分；孔板6平面形状与壳体1截面相配合，如图2所示，本实施例中孔板6平面为圆形；在不同实施例中，壳体1截面和孔板6的平面可以为方形，矩形等形状，根据工程的要求来设定。本发明设计孔板6，目的一是支撑喷液管7，避免喷液管7在喷出营养液的过程中晃动；目的二是使带有脱氮菌的营养液从密布的小孔中流下；使液体在截面上的分布更加均匀；目的三是通过采用梯台形结构，使营养液在小孔内向下流动时速度降低，液体膜不但面积增大而且保持时间延长，这样脱氮菌与烟气中的nox接触时间得到提高，还原反应进行得更加充分，净化效果得到保证。通常来讲，停留时间越长，微生物与nox的接触时间就越长，越有利于生物降解，脱除效果越好；但“增加小孔数量从而增大总的接触面积”和“减缓孔壁坡度从而增大单个孔的面积”之间存在矛盾并需要得到平衡，再综合考虑营养液和气体通过量、气压影响等因素，我们经实验验证，认为在壳体内压力保持1.2大气压的情况下，采用如下方案效果较佳：孔板6厚度2.5mm，上口边长1.5mm，下口边长3mm，下口间距0.5mm。

壳体1下部还设置有循环装置，所述循环装置包括营养液排出管4、营养液输入管5，循环泵11和4个喷液管7。其中，所述营养液排出管4上设置有排出阀，所述营养液输入管5上设置有输入阀；营养液排出管4以支管连接营养液输入管5，支管两端的连接点分别位于排出阀和输入阀内侧（靠近循环泵一侧）；循环泵11的输入端同时连接营养液输入管5和营养液排出管4，输出端连接喷液管7；喷液管7均垂直穿过并固定于2层孔板6，分别在2层孔板6上方和营养液池12的上方开有喷液口，喷液管7穿过孔板6的位置在孔板6上均匀分布。

开启营养液输入管5处的输入阀可以充入新的营养液，开启营养液输出管4处的排出阀可以将营养液从营养液池排出。在正常循环过程中，循环泵11驱动营养液从营养液输出管4流向喷液管7，并且从管路出口处喷出。循环泵11可以选用变频循环泵，从而对液体喷出量和喷出速度进行调节。

微生物净化nox的原理是：

适宜的脱氮菌在由营养液提供碳源的情况下，利用用nox作为氮源，将nox进行还原，同时脱氮菌本身也获得生长繁殖；其中no2与营养液中的水发生反应：3no2+h2o=2hno3+no，反应生成的no3^—和no均能被脱氮菌还原，no被脱氮菌直接还原成n2。

一种应用所述脱氮菌脱除烟气氮氧化物的净化装置的净化方法，依次包括如下步骤：

（1）通过营养液输入管5和循环泵11将带有脱氮菌的营养液输入至营养液池12；

（2）在循环泵11作用下，携带脱氮菌的营养液依次经过营养液排出管4、循环泵11、喷液管7后喷落在孔板6上，在重力作用下顺着孔板6的小孔向下流动的同时，在小孔内表面形成带有脱氮菌的液体膜；

（3）对含有nox的烟气施加送烟压力，送烟压力使壳体1内气压保持1.2倍大气压的水平；烟气从烟气进口进入壳体1后，从孔板6下方穿过小孔上行；烟气穿过小孔时，液体膜中的脱氮菌与烟气中的nox接触，利用nox作为氮源，将nox进行还原，同时脱氮菌本身也获得生长繁殖；其中no2与营养液中的水发生反应：3no2+h2o=2hno3+no，反应生成的no3^—和no均能被脱氮菌还原，no被脱氮菌直接还原成n2；

（4）反应完毕的烟气继续上行，经过除雾器2去除水雾后从烟气出口9排出，净化过程完毕。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现，未予以详细说明和局部放大呈现的部分，为现有技术，在此不进行赘述。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特点相一致的最宽的范围。