一种有氧环境下氮氧化气体转化为氮气的生物过滤方法技术

本发明专利技术是一种有氧环境下氮氧化气体转化为氮气的生物过滤方法，包括在润洗器中湿洗含氮氧化物的废气，除去废气中的烟灰，同时增加气流湿度，湿洗后的废气进入装有填料的生物滤塔中进行过滤，所述废气与循环液在生物滤塔中逆流或并流接触，在硝化菌与反硝化菌的协同作用下，完成ＮＯ的脱除；所述生物滤塔还连通有反硝化菌活性再生装置，循环液经过ＮＯ脱除过程后，进入反硝化菌活性再生装置，循环液被脱氧气，同时微生物得到更新，然后重新进入生物滤塔。本发明专利技术工艺操作简单，成本低廉，无污染，在处理废气中的氮氧化物时，一次处理即可完成。本发明专利技术提高了反硝化细菌的再生速度和活性，克服了氧的抑制，适用于工业废气中氮氧化物的脱除。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及大气环境污染治理、生物过滤和环境污染治理
，具体是指。
技术介绍
人类每年活动产生的氮氧化物(NOx)，包括NO、NO2、N2O等，已超过1亿吨。近年来，我国的发电量以每年平均10％的速度增长，2000年的总发电量达到1.1亿千瓦时，其中，燃煤发电占总发电量的75％，国家电力公司系统直供电网累计耗煤年平均超过2.4亿吨，排放NOx上千万吨，其中的95％左右为NO。由于人为排放的NOx浓度高，排放点集中，造成的危害也就较大。大量的氮氧化物是造成酸雨和光化学烟雾的主要因素之一，严重威胁了自然环境和人类的健康。近年来，各国政府和企业采取了一定措施，一些主要工业国家的大气污染情况总的来说向好的方向发展，二氧化硫、一氧化碳和烟尘等主要污染物浓度有所降低。但由于缺少有效的控制手段，NOx的浓度仍旧存在总体上升趋势，因此，对其排放的限制也越来越严格。对燃煤废气中氮氧化物的排放控制及其转化机理的研究，成为当前国内、外热点问题。燃煤废气中NO的控制方法主要有燃烧前控制和燃烧后控制两种。燃烧前控制主要是通过改善燃烧状态和燃料脱氮来减少氮氧化物的生成，如低氮氧化物锅炉的使用等；但由于一些控制燃烧过程NOx生成的技术往往降低热效率，不完全燃烧损失增加，设备规模也随之增大，而NOx的减少量有限，因此，目前并未全面达到实用阶段。燃烧后控制主要是采用NO的选择性催化还原方法和生物脱氮方法等。其中，选择性催化还原是一种广泛应用的燃烧后控制NO方法，但由于存在如下问题，造成催化法具有难以去除的弊端1.催化剂中毒，丧失反应活性；2.氨残留在反应器中，形成硫酸氨等硫酸盐堵塞设备；3.采用一氧化碳为催化剂，同样会降低热效率。生物过滤法作为一种废气治理工艺，从20世纪60年代开始在国外就受到重视，它基本解决了上述方法的设备规模大、投资大、催化剂中毒、降低热效率和二次污染的缺点。20世纪80年代，生物过滤方法作为一种废气治理工艺，在挥发性有机物(VOC)的治理方面获得成功。该工艺主要设备是生物滤塔，这是一种内部通常装有固定的有机或无机填料物质的容器，构成一个含有大量微生物的生物过滤系统。目前，此装置常被用于含乙醇、石油碳氢化合物和硫化物废气的处理。在该处理过程中，具有一定湿度的挥发性有机废气进入生物滤池，通过具有生物活性的填料层，有机污染物从气相转移到生物层，从而被微生物氧化分解，将其中的有机污染物氧化分解为二氧化碳、水和其它最终产物。生物滤塔也已用于含氨气体的硝化过程，并取得了一定的效果。国内、外有许多研究者试图采用相同的生物滤塔来脱除燃烧废气中的氮氧化物(主要是NO，NO2、N2O等占很小的比例)。在外加碳源的情况下，微生物以氮氧化物作为氮源进行异养代谢，从而完成以NO为主的氮氧化物的脱除。但在实际工业生产中，很多燃烧废气首先通过润洗器湿洗来减少二氧化硫和灰尘的排放，这种湿洗过程的操作温度一般为50～60℃，而且气体中含有3％～8％的氧。早在1998年，人们就发现了氧浓度对该工艺NO脱除效率的影响在无氧条件下，燃烧废气中NO的脱除效率可高达95％以上，氧气含量为2％时，NO的脱除效率急剧降低，生物滤塔对NO的脱除功能要用15天才能有少量恢复，当含氧量达到4％时，NO的脱除率降至15％以下，而且在实验过程中反硝化菌的活性和数量无法恢复，说明氧的存在对反硝化菌存在毒害作用。因此，这种生物过滤方法用于燃煤废气的治理还需要解决的最关键的问题废气中含高浓度氧存在时反硝化菌迅速失活、NO脱除效率大幅度降低。现有的研究大都采用单一异养厌氧反硝化的途径来脱除废气中的氮氧化物，即在外加碳源情况下，反硝化菌利用碳源作为电子供体，在生物酶的作用下氮氧化物接受电子被还原为最终产物氮气。这种途径存在最主要的问题是上面提到的氧的抑制。有极少数研究者试图采用单一自养硝化氧化的相反途径，氮氧化物被氧化并溶入水溶液，形成NO3、NO2，从而达到废气脱氮的目的。这种途径只是把污染物以另一种形式转移到水溶液中，还需要后处理才能达到环保要求。现有的生物过滤技术一般采用堆肥、岩石颗粒以及聚合物等为微生物载体，堆肥具有pH值稳定、微生物生长容易、保湿性能好的优点，但气体通过填料的阻力很大；以火山熔岩、珍珠岩等岩石类为生物载体时虽然阻力小，但保湿性能差；普通聚合物类填料保湿性差，且挂膜比较难。而工业烟气流量大，出口压力小，现有生物技术会出现生物过滤的设备庞大，占地广，能耗大的不足。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供。该方法克服了氧的抑制问题，能够在有氧条件下脱除废气中的氮氧化物，脱除率达到90％以上，且气体通过生物滤塔时阻力小，停留时间短。本专利技术通过如下技术方案来实现在润洗器中湿洗含氮氧化物的废气，除去废气中的烟灰，同时增加气流湿度，湿洗后的废气进入装有填料的生物滤塔中进行过滤；所述废气与循环液在生物滤塔中逆流或并流接触，在硝化菌与反硝化菌的协同作用下，完成NO的脱除；所述生物滤塔还连通有反硝化菌活性再生装置，循环液经过NO脱除过程后，进入反硝化菌活性再生装置，循环液被脱氧气，同时微生物得到更新，然后重新进入生物滤塔。为了更好地实现本专利技术，所述反硝化菌活性再生装置是一个恒温密闭容器，保持在0.10～1.00atm的大气压状态，并分别开有循环液的入、出口和废液排放口、抽气口以及营养液补加口，还固定安装有搅拌器；所述生物滤塔中的填料是生物陶瓷，其基本参数为粒径5～8mm、比重1.0±0.2、孔隙率50±5％、比表面积200～300m2/m3；所述循环液在废气中NO浓度＞0.5mg/l时，根据NO的脱除负荷提高碳源浓度和盐度，通过补加葡萄糖、肉汁或甲醇营养液来增加碳源(即(CH2O)n)浓度，补加NaCl增加盐度，使得碳源、NaCl、与NO负荷质量比达到(CH2O)n∶NaCl∶NO＝5～11∶6～11∶1，再在每升营养液中补加Fe-EDTA 50±2mg、L-半胱氨酸10±1mg作为促进剂。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果1.本专利技术由于采用简单的生物滤塔装置，填料都是比较廉价的材料，因此工艺操作简单，成本低廉，无污染，处理成本较现有技术大为降低。2.本专利技术在处理废气中的氮氧化物时，一次处理即可完成，无需二次处理。3.本专利技术采用了复合微生物体系和反硝化菌再生装置，提高了反硝化细菌的再生速度和活性，克服了氧的抑制，所以适用于工业废气中氮氧化物的脱除，脱除率达到90％以上，且气体通过生物滤塔时阻力小，停留时间短。附图说明图1是本专利技术的系统结构示意图；图2是本专利技术中反硝化菌活性再生装置的结构示意图。具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本专利技术做进一步地详细说明。如图1所示，含氮氧化物的废气经过润洗器2，先除去废气中的烟灰，同时增加气流湿度；润洗后的废气通入装有填料的生物滤塔1中，废气与循环液在生物滤塔1中逆流或并流接触，完成NO的脱除，之后排空。生物滤塔1中的载体可以是一层，也可以是多层，其表面附有大量的微生物，形成有一定厚度的生物膜，生物膜是NO发生脱除反应的主要场所。循环液经过NO脱除过程后，进入反硝化菌活性再生装置3。如图2所示，反硝化菌活性再生装置3是一个恒温密闭容器，分别开有循环液入口4、出口5以及废液排放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有氧环境下氮氧化气体转化为氮气的生物过滤方法，包括在润洗器中湿洗含氮氧化物的废气，除去废气中的烟灰，同时增加气流湿度，湿洗后的废气进入装有填料的生物滤塔中进行过滤，其特征是，所述废气与循环液在生物滤塔中逆流或并流接触，在硝化菌与反硝化菌的协同作用下，完成ＮＯ的脱除；所述生物滤塔还连通有反硝化菌活性再生装置，循环液经过ＮＯ脱除过程后，进入反硝化菌活性再生装置，循环液被脱氧气，同时微生物得到更新，然后重新进入生物滤塔。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄少斌，张居光，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]