氨基酸发酵产生尾气的处理工艺的制作方法

本发明属于环保技术领域，具体的，涉及氨基酸发酵产生尾气的处理工艺。

背景技术：

发酵制备氨基酸的过程中，会产生大量尾气，其主要是锅炉尾气。锅炉尾气主要是气体和烟尘的混合物，是污染居民区大气的主要原因。烟气的成分很复杂，气体中包括水蒸汽、二氧化硫、碳氢化合物以及氮氧化合物等，烟尘包括燃料的灰分、煤粒、油滴以及高温裂解产物等。因此烟气对环境的污染是多种毒物的复合污染。烟尘对人体的危害性与颗粒的大小有关，对人体产生危害的多是直径小于10微米的飘尘，尤其以1-2.5微米的飘尘危害性最大。烟尘对空气的污染与气象条件关系密切，风、大气稳定度、湍流等与大气污染状况关系密切，此外光化学、生物化学对烟气的污染亦有一定影响。对人体的危害一方面取决于污染物质的组成、浓度、持续时间及作用部位，另一方面取决于人体的敏感性。烟气浓度高是可引起急性中毒，表现为咳嗽、咽痛、胸闷气喘、头痛、眼睛刺痛等，严重者可死亡。最常见的是慢性中毒，引起刺激呼吸道粘膜导致慢性支气管炎等。

燃料脱硫脱硝技术已经被用在燃料燃烧过程的各个阶段，例如燃烧前脱硫脱硝，燃烧中脱硫脱硝和燃烧后脱硫脱硝。目前主要是燃烧后脱硫脱硝，即烟气脱硫脱硝。脱硫技术根据脱硫产物的干湿状态可分为湿法脱硫技术、半干法脱硫技术和干法脱硫技术三种。石灰石-石膏湿法是我国现阶段燃煤机组所采用的主要脱硫工艺，但是脱硫石膏的利用率还很低，耗水量巨大，脱硫后产物大部分仍以堆积储存为主，已成为继火电厂粉煤灰后的第二大固体废物。上述脱硫方法成效明显，但是脱硝效果一般，目前，脱硝已经开始采用微生物学方法，如申请人之前的发明专利“一种用于净化氨基酸生产烟气的生化方法”，利用复合微生物和载体制备成生物填料层对尾气进行脱硫脱硝处理，处理效果好，而且使用寿命长，但是微生物种类较多，需要五种微生物进行培养、混合，工艺较为复杂，不易为一般企业所掌握；发明专利“一种净化氨基酸生产尾气的环保工艺”采用化学制剂处理+复合菌液喷淋处理的方式，尽管仅仅采用三种菌株，但是需要化学吸附和生化处理两步操作步骤，操作工艺繁琐，而且复合菌液消耗量大，造成浪费。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供了氨基酸发酵产生尾气的处理工艺，该工艺简单可行，能够有效处理尾气。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

氨基酸发酵产生尾气的处理工艺，其包括如下步骤：

首先将尾气经过喷淋塔进行喷淋处理，温度降至35℃以下，然后通过电除雾器进行除雾，再由下而上进入脱硫脱硝反应器进行脱硫脱硝处理，处理完毕后，从脱硫脱硝反应器上部出口排出气体。

进一步地，所述出口设置微滤膜用于去除气体中的残留微生物；所述反应器中设置有生物填料层。

进一步地，所述生物填料层按照如下步骤制备而得：步骤1）制备复合菌液，步骤2）制备改性凹凸棒土，步骤3）制备微球，步骤4）制备生物填料层。

进一步地，所述生物填料层按照如下步骤制备而得：

步骤1）制备复合菌液：将嗜酸氧化亚铁硫杆菌、脱氮副球菌以及维氏硝化杆菌分别按照常规培养获得1×10⁸cfu/ml的种子液，然后按照3-5:2-3:2-3的体积比混合得到混合种子液，再按照8%的接种量转到发酵培养基中，30℃培养24h，得到复合菌液；

步骤2）制备改性凹凸棒土：往凹凸棒土中加入2-3倍重量的质量分数为10%的盐酸溶液，超声振荡30min，再添加占凹凸棒土1-2%重量份的十二烷基磺酸钠，继续超声振荡30min，然后离心收集沉淀，得到改性凹凸棒土；

步骤3）制备微球：将改性凹凸棒土、海藻酸钠、碳酸氢钠以及水按照10-20:5-9:3-5:100-200的质量比混合均匀，然后滴加相同体积的浓度为20-30g/l的氯化钙水溶液，边滴加边震荡，滴加完毕后，静置6-9h，收集沉淀，制得微球；

步骤4）制备生物填料层：将微球和复合菌液按照1-2kg：2-3l的比例混合，静置30min，然后进行低温干燥，干燥温度为20℃，干燥后含水量为10wt％，制得生物填料层。

优选地，所述发酵培养基的配方按质量百分比为：糖蜜2%、玉米粉1％、尿素0.5％、磷酸二氢钾0.5％、七水硫酸镁0.05％、七水硫酸亚铁0.01％、一水硫酸锰0.01％，余量为水，ph7.0。

上述只是本发明的优选方案。作为次优选的技术方案，本发明对种子液中菌株的数量也没有特别的限制，这可以根据所述环境需要来决定。

本发明所述的菌种属于已知菌株，均可以从商业途径购买得到。本发明的各菌种的种子液的制备按照本领域的常规培养方式，不是本发明创新点，此处不详述。本发明所用的原料或试剂除特别说明之外，均市售可得。

与现有技术相比较，本发明取得的有益效果主要包括但是并不限于以下几个方面：

本发明仅通过三种菌株制备的复合菌液和微球混合，制备成生物填料，简化了菌株培养工艺，而且通过化学制剂和微生物技术相结合，有效地净化了尾气，并且实现了废物再利用，节能环保；

本发明三种菌株之间能够共生增殖，配伍合理，相互协同，能够达到较佳的脱硫脱硝效果；

本发明通过酸化和表面活性剂处理，用长链阳离子取代了凹凸棒土之间的阳离子，使得层间距变大，同时表面吸附了部分无机阳离子，使得疏水性提高，有利于对硫化物和氮化物的吸附；

本发明微球的孔结构大小合理，分布均匀，能够保证孔结构的数量，有利于微生物的吸附，提高微生物的附着量和吸附效率。

附图说明

图1：不同处理组对尾气各污染物的去除率。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

氨基酸发酵产生尾气的处理工艺，其包括如下步骤：

首先将尾气经过喷淋塔进行喷淋处理，温度降至35℃以下，然后通过电除雾器进行除雾，再由下而上进入脱硫脱硝反应器进行脱硫脱硝处理，处理完毕后，从脱硫脱硝反应器上部出口排出气体；所述出口设置微滤膜去除气体中的残留微生物；所述反应器中设置有生物填料层。

所述生物填料层按照如下工艺制备而得：

1）将嗜酸氧化亚铁硫杆菌atcc23270、脱氮副球菌atcc13543以及维氏硝化杆菌atcc14123分别按照常规培养获得1×10⁸cfu/ml的种子液，然后按照3:2:2的体积比混合得到混合种子液，再按照8%的接种量转到发酵培养基中，30℃培养24h，得到复合菌液；所述发酵培养基的配方按质量百分比为：糖蜜2%、玉米粉1％、尿素0.5％、磷酸二氢钾0.5％、七水硫酸镁0.05％、七水硫酸亚铁0.01％、一水硫酸锰0.01％，余量为水，ph7.0；

2）往凹凸棒土中加入2倍重量的质量分数为10%的盐酸溶液，超声振荡30min，再添加占凹凸棒土1%重量份的十二烷基磺酸钠，继续超声振荡30min，然后离心收集沉淀，得到改性凹凸棒土；

3）将改性凹凸棒土、海藻酸钠、碳酸氢钠以及水按照10:5:3:100的质量比混合均匀，然后滴加相同体积的浓度为20g/l的氯化钙水溶液，边滴加边震荡，滴加完毕后，静置6h，收集沉淀，制得直径为1mm的微球；

4）将微球和复合菌液按照1kg：2l的比例混合，静置30min，然后进行低温干燥，干燥温度为20℃，干燥后含水量为10wt％，制得生物填料层。

实施例2

氨基酸发酵产生尾气的处理工艺，其包括如下步骤：

首先将尾气经过喷淋塔进行喷淋处理，温度降至35℃以下，然后通过电除雾器进行除雾，再由下而上进入脱硫脱硝反应器进行脱硫脱硝处理，处理完毕后，从脱硫脱硝反应器上部出口排出气体；所述出口设置微滤膜去除气体中的残留微生物；所述反应器中设置有生物填料层。

所述生物填料层按照如下工艺制备而得：

1）将嗜酸氧化亚铁硫杆菌atcc23270、脱氮副球菌atcc13543以及维氏硝化杆菌atcc14123分别按照常规培养获得1×10⁸cfu/ml的种子液，然后按照5:3:3的体积比混合得到混合种子液，再按照8%的接种量转到发酵培养基中，30℃培养24h，得到复合菌液；所述发酵培养基的配方按质量百分比为：糖蜜2%、玉米粉1％、尿素0.5％、磷酸二氢钾0.5％、七水硫酸镁0.05％、七水硫酸亚铁0.01％、一水硫酸锰0.01％，余量为水，ph7.0；

2）往凹凸棒土中加入3倍重量的质量分数为10%的盐酸溶液，超声振荡30min，再添加占凹凸棒土2%重量份的十二烷基磺酸钠，继续超声振荡30min，然后离心收集沉淀，得到改性凹凸棒土；

3）将改性凹凸棒土、海藻酸钠、碳酸氢钠以及水按照20:9:5:200的质量比混合均匀，然后滴加相同体积的浓度为30g/l的氯化钙水溶液，边滴加边震荡，滴加完毕后，静置9h，收集沉淀，制得直径为2mm的微球；

4）将微球和复合菌液按照2kg：3l的比例混合，静置30min，然后进行低温干燥，干燥温度为20℃，干燥后含水量为10wt％，制得生物填料层。

实施例3

取实施例1的生物填料置于鼓泡床反应器内，反应器温度控制在30±2℃，向反应器内通入so2和no气体进行吸收，气体在所述吸附剂的停留时间为5-10s；15分钟达到吸附平衡，硫容s(g)/吸附剂(g)为0.35，硝容n(g)/吸附剂(g)为0.076。

实施例4

进入反应器之前的尾气组成为：氧气10％，二氧化硫962mg/m³，氮氧化物1137mg/m³，烟尘119mg/m³；进入反应器的烟气流速为15l/min。

设置对照组：

对照组1：仅采用微球作为填料层，不添加复合菌液，其余同实施例1；

对照组2：采用常规的活性炭吸附剂作为填料层；

对照组3：仅采用嗜酸氧化亚铁硫杆菌和脱氮副球菌两种菌株，其余同实施例1；

对照组4：仅采用嗜酸氧化亚铁硫杆和维氏硝化杆菌，其余同实施例1；

对照组5：仅采用脱氮副球菌和维氏硝化杆菌，其余同实施例1；

实验组为实施例1。

反应器空速为5000h^-1，测定尾气各主要污染物组分的去除率，如图1所示，与仅仅采用微球作为填料的对照组1相比，实验组二氧化硫、氮氧化物以及烟尘的去除率均有所提高，其中，烟尘的去除率的提升幅度最低，说明微球对烟尘的吸附起着重要的作用，而二氧化硫、氮氧化物的去除率提升明显，说明复合菌液对二氧化硫、氮氧化物的去除影响较大；与常规的活性炭相比，实验组二氧化硫、氮氧化物以及烟尘的去除率均大幅提高，明显优于常规处理方式；与仅采用两种菌株的对照组3-5相比，实验组采用三种菌株制备的生物填料对氨基酸发酵生产过程中产生的尾气的处理效果最佳，三种污染物的去除率指标均有一定的提升，说明本发明选择的三种菌株具备一定的正向协同作用。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方式对本案作了详尽的说明，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所作的修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。