专利名称：一种外加碳源提高生物膜填料塔烟气同时脱硫脱氮效率的方法
技术领域：
本发明公开一种通过外加碳源以提高生物膜填料塔烟气同时脱硫脱氮效率的技术方法。属于生物法工业废气净化技术领域。
背景技术：
工业过程排放的S02、N0X的危害作为环境污染的一大问题早已引起世界各国政府及环保部门的高度重视。随着对烟气中S02、NOx协同造成酸雨及其二次污染一光化学烟雾的进一步认识，人们急迫希望研究出新的工艺技术，使Sh和NOx —次性同步去除。这类综合处理性工艺技术无论是对现有脱硫系统的改造，还是对新建烟气净化系统投资及运行成本的降低和净化效率的提高，都具有重要意义。近年来，随着许多发达国家以及中国对烟气排放的S02、NOx及烟尘等污染物控制的环保立法日趋严格，探求技术上先进、经济上合理的新型烟气同时脱硫脱氮技术一直是环保领域的新技术前沿研究热点之一。虽然近年来国内外已出现了一些烟气同时脱硫脱氮技术，但目前大多仍处于实验研发及应用验证阶段。目前已在试验应用的烟气同时脱硫脱氮技术一般存在工艺流程复杂、设备投资大或运行费用高、对烟气中低浓度Sh和NOx的联合去除率低、副产品处置利用困难等技术或经济问题，大多难以在大范围内实现广泛的推广应用。因此，有必要结合中国的具体国情，研究开发新型的烟气同时脱硫脱氮新技术及系统装置。生物法废气净化技术作为一项废气处理新技术，以其经济、有效、污染物处理彻底、适合于处理低浓度工业废气等特点，越来越受到人们的广泛重视，因此近年来其已逐步发展成为世界上工业废气净化的一个前沿热点研究领域。该技术方法的研究与应用实践表明，其在解决几乎没有回收利用价值、净化处理难度大且费用高、同时对人体健康与生态环境的危害又不容忽视的低浓度工业废气的净化处理难题方面(在国内外都是环保方面的难题之一)，具有特殊的功效。本发明前期研究形成的“液相催化氧化-微生物组合法同时脱除烟气中二氧化硫和氮氧化物的方法”[发明专利ZL200610011013. 4]，在净化性能、投资成本、运行费用、可操作性、副产品等方面均优于现有常规技术。由于用于烟气同时脱硫脱氮的生物膜填料塔内的微生物是以脱硫、脱氮自养菌为主构成的复合菌群。这类以自养菌为主的复合菌群通常是以大气中二氧化碳为其主要生长碳源的，生长繁殖速度较慢。如果生物膜填料塔的操作条件改变引起这类以自养菌为主的微生物的生长环境条件变化，如气相二氧化碳碳源条件变化，就会对生物膜填料塔的烟气同时脱硫脱氮性能产生不利影响。
发明内容
为了提高生物膜填料塔的烟气同时脱硫脱氮效率，本发明依据微生物学原理，对通过外加碳源促进具有同时脱硫脱氮性能的以自养菌为主的微生物的生长来提高生物膜填料塔烟气同时脱硫脱氮效率的技术方法进行了实验研究，并形成了通过外加碳源提高生物膜填料塔烟气同时脱硫脱氮效率的新型技术方法。本发明的目的在于克服前期研究形成的催化氧化_生物法同时脱除烟气中S02、 NOx技术所涉及的复合菌群是以脱硫、脱氮自养菌为主构成的，这类以自养菌为主的微生物通常是以大气中二氧化碳为其主要生长碳源的，生长繁殖速度较慢的问题，发明一种通过添加适量的低分子有机碳源，很好地改善了生物膜填料塔中具有同时脱硫脱氮性能的以自养菌为主的微生物的仅以气相中二氧化碳为其唯一生长碳源的生长环境条件，促进了以自养菌为主的脱硫、脱氮复合菌群的快速生长繁殖，解决这类脱硫、脱氮复合菌群依靠单一气相二氧化碳碳源生长且受环境条件变化影响较大的问题。本发明一种外加碳源提高生物膜填料塔烟气同时脱硫脱氮效率的方法，其特征是在生物膜填料塔系统循环液储槽的循环液中，加入乙酸钠作为一种低分子有机碳源，搅拌均勻后通过循环泵使添加物随循环液体喷淋到塔内的生物膜上，供具有同时脱硫脱氮性能的以自养菌为主的微生物吸收利用，从而获得提高生物膜填料塔烟气同时脱硫脱氮效率的效果。所述最适于外加的低分子有机碳源为乙酸钠。循环液中添加乙酸钠的最佳浓度为50mmol/L(毫摩尔/升)。本发明技术区别于原有技术[发明专利ZL200610011013. 4]的主要不同点在于 为了使生物膜填料塔能够保持较高的烟气同时脱硫脱氮效率，原有技术的措施是定期向循环液储槽中添加补充水、氮磷营养成分、专用金属离子组合催化剂等，而没有考虑到以自养菌为主的脱硫、脱氮复合菌群在其生长繁殖中碳源也是一个重要因素。本发明通过添加适量的低分子有机碳源乙酸钠，很好地改善了生物膜填料塔中具有同时脱硫脱氮性能的以自养菌为主的微生物的仅以气相中二氧化碳为其唯一生长碳源的生长环境条件，促进了以自养菌为主的脱硫、脱氮复合菌群的快速生长繁殖，其作用的宏观结果就是使生物膜填料塔的烟气同时脱硫脱氮效率有了较大的提高(具体详见实施例)。当在循环液中按最佳浓度50mmol/L(毫摩尔/升)添加乙酸钠时，生物膜填料塔对烟气中SO2和NOx的脱除效率可达到最高值100%和81. 94%。与原有技术[发明专利 ZL200610011013. 4]相比，应用本发明技术方法能够使用于烟气同时脱硫脱氮的生物膜填料塔脱除SO2和NOx的效率分别提高2. 75% 3. 12%和19. 00% 19. 14%，在生物法烟气同时脱硫脱氮技术应用效果上有了明显的提高(以对NOx脱除效率的提高最为显著)。本发明由实验得出的在循环液中添加乙酸钠的最佳浓度为50mmol/L(毫摩尔/ 升)。按此最佳浓度添加乙酸钠操作时，生物膜填料塔对烟气中SO2和NOx的脱除效率可达到最高值，分别100%和81. 94%。本发明的生物法烟气同时脱硫脱氮技术原理、技术方案、专用金属离子组合催化剂配制及使用方法、生物膜填料塔实验系统装置及其操作运行方法等，均与前期研究形成的“液相催化氧化_微生物组合法同时脱除烟气中二氧化硫和氮氧化物的方法”[发明专利 ZL200610011013. 4]的相同，再此不再重述。与原有技术[发明专利ZL200610011013.4]相比，应用本发明技术方法能够使用于烟气同时脱硫脱氮的生物膜填料塔的脱除SO2效率提高2. 75% 3. 12%、脱除NOx效率提高19. 00% 19.14%，在生物法烟气同时脱硫脱氮技术应用效果上有了明显的提高(以对NOx脱除效率的提高最为显著)。本发明技术将在工业低浓度SO2和NOx废气污染控制方面具有广阔的应用前景。
图1本发明技术方法使用的生物膜填料塔烟气同时脱硫脱氮系统的工艺流程示意图。图中1_预处理器(必要时使用)；2-引风机；3-生物膜填料塔；4-循环液储槽及泵。
具体实施例方式本发明具体实施方法是将乙酸钠化学试剂按最佳浓度配比剂量加入到生物膜填料塔系统循环液储槽的循环液体中，并搅拌均勻，之后通过循环泵使其随循环液体喷淋到塔内的生物膜上供具有同时脱硫脱氮性能的以自养菌为主的微生物吸收利用。随着循环液在生物膜填料塔内的循环喷淋流动，润湿的生物膜中的以自养菌为主的脱硫、脱氮微生物即可将液相中的乙酸钠作为生长基质碳源充分吸收利用。操作中，可通过定时测定循环液中乙酸钠的浓度和生物膜填料塔的烟气同时脱硫脱氮效率，适时按最佳浓度数值补加适量的乙酸钠试剂，以使生物膜填料塔能够保持较高的烟气同时脱硫脱氮效率。实施例1 3:在采用液相催化氧化_微生物法操作的生物膜填料塔系统上进行外加碳源的同时脱除烟气中SO2和NOx的处理实验。生物膜填料塔系统由预处理器、引风机、一个生物膜填料塔、循环液储槽及循环泵组成，其流程和连接方式见如图1所示。其中的生物膜填料塔是塔径为IOOmm的小型玻璃生物膜填料塔，填料塔内分两段装填直径为2. 5cm的类球形陶粒，填料体积3. 18LX2。实验操作均在常温常压条件下进行，气体流量为0. 10 0. 15m7h，烟气中SO2和NOx浓度分别为3000 3500mg/m3、500 1000mg/m3，循环液流量为12 15L/h，循环液pH 1. O 1. 5。生物膜填料塔进、出口 SO2和 NOx气体浓度采用英国产烟气分析仪KM900进行测定，液相中SO2和NOx的量采用常规化学法测定。本发明依据微生物学原理，应用上述生物膜填料塔烟气同时脱硫脱氮系统(单塔系统)，通过在循环液中分别外加乙酸钠、酒石酸钾钠、葡萄糖、甲醇等4种低分子有机碳， 并逐一实验考察它们对提高生物膜填料塔烟气同时脱硫脱氮效率的效果。在循环液中添加 4种低分子有机碳的浓度范围分别是乙酸钠45 55mmol/L(毫摩尔/升)，酒石酸钾钠 45 55mmol/L，甲醇45 55mmol/L，葡萄糖3. 8 4. 5mmol/L。实验结果如表1所示。经对表1中的实验结果进行对比分析，发现在循环液中按50mmol/L的 浓度添加乙酸钠作为外加碳源，对提高生物膜填料塔烟气同时脱硫脱氮效率的效果最优，其脱除SO2 和NOx的效率比不外加碳源时的分别提高了 2. 75 3. 12%和19. 00 19. 14%，对SO2和 NOx的最高脱除效率分别达到了 100%和81. 94%，使生物法烟气同时脱硫脱氮技术的应用效果有了明显的提高(以脱除NOx效率的提高最为显著)。表1同时脱除烟气中SO2和NOx的实验结果
权利要求
1.一种外加碳源提高生物膜填料塔烟气同时脱硫脱氮效率的方法，其特征是在生物膜填料塔系统循环液储槽的循环液中，加入乙酸钠作为一种低分子有机碳源，搅拌均勻后通过循环泵使添加物随循环液体喷淋到塔内的生物膜上，供具有同时脱硫脱氮性能的以自养菌为主的微生物吸收利用，从而获得提高生物膜填料塔烟气同时脱硫脱氮效率的效果。
2.根据权利要求1所述的一种外加碳源提高生物膜填料塔烟气同时脱硫脱氮效率的方法，其特征是所述最适于外加的低分子有机碳源为乙酸钠。
3.根据权利要求1或2所述的一种外加碳源提高生物膜填料塔烟气同时脱硫脱氮效率的方法，其特征是循环液中添加乙酸钠的最佳浓度为50mmol/L(毫摩尔/升)。
全文摘要
本发明公开一种通过外加碳源以提高生物膜填料塔烟气同时脱硫脱氮效率的技术方法。属于生物法工业废气净化技术领域。本发明依据微生物学原理，应用生物膜填料塔烟气同时脱硫脱氮系统(单塔系统)，通过在循环液中分别外加低分子有机碳源的方法，实验筛选出添加乙酸钠作为外加碳源，对提高生物膜填料塔烟气同时脱硫脱氮效率的效果最优。当在循环液中按最佳浓度50mmol/L(毫摩尔/升)添加乙酸钠时，生物膜填料塔对烟气中SO2和NOx的脱除效率可达到最高值100％和81.94％。与原有技术[发明专利ZL200610011013.4]相比，应用本发明技术方法能够使用于烟气同时脱硫脱氮的生物膜填料塔脱除SO2和NOx的效率分别提高2.75％～3.12％和19.00％～19.14％，在生物法烟气同时脱硫脱氮技术应用效果上有了明显的提高(以对NOx脱除效率的提高最为显著)。
文档编号B01D53/85GK102179166SQ201110088729
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月8日 优先权日2011年4月8日
发明者孙珮石, 毕晓伊, 毛永杨, 王洁, 邓辅唐, 邹平 申请人:云南大学