一种硝酸生产尾气处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业废气处理技术领域，具体涉及一种硝酸生产尾气处理方法。
【背景技术】
[0002]硝酸是工业上最重要的无机酸之一，目前其年产量仅次于硫酸。在20世纪以前，生产硝酸的方法是用浓硫酸与硝酸钠或硝酸钾共热。此法受原料来源的限制，从本世纪初以来，在工业上逐渐被淘汰。现今普遍采用的硝酸生产方法是本世纪初德国人奥斯特瓦尔德发明的氨的催化氧化法。用此法生产硝酸时，最后从吸收塔出来的尾气中含有未被吸收的少量氮氧化物气体(主要为NO和NO2)。如果不经处理而将它们排放到大气中，将严重污染大气。
[0003]现有技术中处理硝酸厂含氮氧化物的尾气的方法有下列几种。
[0004]1、化学溶剂吸收法
[0005]所用的吸收剂一般是某些碱性物质的溶液如NaOH、Na2CO3的水溶液或氨水等，化学反应原理如式I?式3所示:
[0006]2N0z+2Na0H = NaN02+NaN03+H20 式 I
[0007]N0+N02+2Na0H = 2NaN02+H20 式 2
[0008]2N02+Na2C03= NaNO 2+NaN03+C02 式 3
[0009]在以上处理反应中最常用的吸收剂是Na2C03。石灰虽然价格比Na2CO3更便宜，但石灰水浓度太小，吸收容量太小，若用石灰浆则易堵塞设备的管道。
[0010]溶液吸收法所需设备虽然简单，但是如果尾气处理量过大，则需要庞大的吸收设备。更大的缺点是单独的NO不能被碱液吸收，因此从式2可以理解，对尾气中NO和勵2的物质的量之比大于I时，NO吸收率很低，需要匹配更为复杂的传质手段加以弥补。
[0011]2、固体吸附法
[0012]此法中可用的吸附剂有活性炭、分子筛、硅胶等。在上列三者中，吸附容量最大的是活性炭，其次是分子筛。此法优点是吸附剂吸附硝酸尾气后，一般可以采用通热的空气或水蒸汽的办法使其再生后重复使用，逐出的气体可回收利用。但是由于吸附剂吸附容量普遍较小，再生周期短，此法不够理想。
[0013]3、催化还原法
[0014]利用合适的具有还原性的气体如册13在催化剂作用下把硝酸尾气中的氮氧化物还原为N2。采用&1(>02作催化剂，在250?260°C的温度下NH 3与氮氧化物发生的下列反应
[0015]8ΝΗ3+6Ν02= 7Ν2+12Ηζ0 式 4
[0016]4NH3+6N0 = 5N2+6H20 式 5
[0017]可使氮氧化物转化为N2的转化率高达99%以上。此法虽然转化率较高，但因设备复杂、工艺要求高，导致投资大，因此其应用受到限制。
【发明内容】
[0018]本发明旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种硝酸生产尾气处理方法，以解决现有技术的方法工艺复杂、处理效率较低以及成本较高的技术问题。
[0019]本发明要解决的另一技术问题是本发明方法中气体与微生物培养液传质效率较低。
[0020]本发明要解决的再一技术问题是本发明方法中小球藻生长速度较慢。
[0021]为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案:
[0022]—种硝酸生产尾气处理方法，包括以下步骤:
[0023]I)将尾气冷却至25?35°C，而后以尾气总体积与副球菌培养液总体积1:50?1:70的比例、利用气体栗将尾气在菌体密度为3X 18?109cfu/ml的副球菌培养液中循环10?12h，得到一滤尾气；
[0024]2)而后以一滤尾气总体积与小球藻培养液总体积1:100?1:120的比例、利用气体栗将步骤I)所述的一滤尾气在菌体密度为17?8X 10 7cfu/ml的小球藻培养液中循环5?7h，得到二滤尾气；
[0025]3)而后将二滤尾气从长度为10?12m的、承装有水的管路中通过，得到三滤尾气;
[0026]4)将三滤尾气从长度为0.8?1.2m的、承装有氯化钙的管路中通过。
[0027]作为优选，步骤I)中副球菌培养液承装于管状生物反应器中，所述管状生物反应器的长度为15?20m。
[0028]作为优选，步骤2)中小球藻培养液承装于管状生物反应器中，所述管状生物反应器的长度为30?35m ;在此基础上进一步优选的，步骤2)所述管状生物反应器材质为玻璃或亚克力。
[0029]作为优选，所述管状生物反应器呈折线形状，在此基础上进一步优选的，所述折线每个拐点内角均为10?20°。
[0030]作为优选，步骤2)中小球藻培养液不添加氮源。
[0031]作为优选，步骤4)中所述的管路中内置有超声振荡器。
[0032]在以上技术方案中，所述副球菌是指副球菌属的各个菌种，所述小球藻是指小球藻属的各个藻种。氮源是指供微生物生长的氮素来源，除了固氮微生物之外，微生物培养通常需要额外添加硝酸盐、铵盐等氮源，本发明中所述不添加氮源是指在培养基的调配环节不加入含有硝酸根和铵根的化合物。本发明中用于副球菌以及小球藻的培养基可以是本技术领域常规的各类培养基。
[0033]本发明以生物方法对尾气实施处理，首先将调整尾气温度至适宜微生物生长的25?35°C范围内，而后将其通入副球菌培养液中，利用副球菌的反硝化作用利用尾气中的硝酸盐、亚硝酸盐以及氮氧化物兼性厌氧生长，同时将硝酸盐、亚硝酸盐以及氮氧化物还原成为氮气。而后将初步处理的尾气进一步通入小球藻培养液中，利用小球藻的光和作用吸收固定二氧化碳，同时进一步吸收剩余的氮氧化物、以其作为氮源供藻体生长。经上述两步生物处理后气体中会混有部分微生物飞沫，因此本发明串联了水管，用于稀释、吸收气体中的微生物含量。最终经氯化钙吸水后排放至大气。该生物处理方法清洁环保，在处理废气的同时可以促进菌体生长，所得的副球菌可用作为饲料，小球藻可以用于加工生物柴油，具有突出的经济价值。
[0034]本发明针对生物处理速度较慢的问题匹配了适宜的处理时间和传质条件，从而有效保证了有害物质去除率，经本发明前两部生物反应器吸附后，尾气中氮氧化物和硝酸盐的去除率即可达到99%以上。
[0035]在优选技术方案中，将小球藻的培养器设置为玻璃或亚克力材质将明显提升其光能利用率，促进藻体生物量的积累。将管状生物反应器设置为折线并确定特定的拐点较低便于安置且节省空间。在吸水管路中设置超声振荡器有助于促进粉末状氯化钙的微观运动，从而提升传质效率，吸水速度更快。本发明以创新性的技术思路实现了突出的技术效果，极具工业化潜力。