一种化学吸收结合厌氧好氧转化同步烟气脱硫脱硝工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种化学吸收结合厌氧好氧转化同步烟气脱硫脱硝工艺，属于工业烟气治理领域。吸收SO2产生硫酸盐和亚硫酸盐的溶液进入厌氧生物反应器，利用硫酸盐还原菌将硫酸盐和亚硫酸盐还原成硫化物，厌氧生物反应器中含有硫化物的溶液进入好氧生物反应器；吸收NOx产生硝酸盐和亚硝酸盐的溶液进入好氧生物反应器，利用微生物将硫化物转化为单质硫，将硝酸盐和亚硝酸盐转化为N2。将好氧生物反应器产生的含单质硫混合液经硫回收系统处理得到含量较高的硫磺回收利用，硫回收系统得到的碱性溶液返回脱硫和脱硝吸收塔循环。该工艺合理、能耗低、投资运行费用少和二次污染小，同步烟气脱硫脱硝并回收单质硫，是一种理想的烟气脱硫脱硝工艺。

【技术实现步骤摘要】
一种化学吸收结合厌氧好氧转化同步烟气脱硫脱硝工艺
本专利技术属于工业烟气治理领域，涉及一种化学吸收结合厌氧好氧转化同步烟气脱硫脱硝工艺。
技术介绍
二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)，主要来源于火山爆发、雷电、细菌活动等自然源及工业、交通运输、化石燃料燃烧等人为活动的人为源，NOx能与碳氢化合物形成光化学烟雾，产生酸雨、酸雾，损害植被、危害人类健康，同时还会破坏臭氧层。鉴于此，采取一定措施减少或消除烟气二氧化硫和氮氧化物的排放十分重要。工业上应用较多的烟气脱硫脱硝技术是石灰石-石膏湿法脱硫和选择性催化还原法(SCR)脱硝组合工艺，但组合工艺设备投资大、运行成本较高、产生二次污染等问题使其在烟气脱硫脱硝中的应用难度增加。因此，开发一种经济环保的烟气脱硫脱硝技术尤为迫切。作为一种新型的烟气脱硫脱硝方法，微生物烟气脱硫脱硝技术以其设备简单、投资运行成本低、环境污染小等优点逐渐得到人们的关注。20世纪90年代初，荷兰Wageningen农业大学在厌氧处理硫酸盐废水领域进行了大量的研究，开发了回收单质硫的生物脱硫工艺。荷兰的HTSE&E和PAQUES公司将这一新技术应用于烟气脱硫工程并开发了烟气生物脱硫技术，即烟气碱液吸收/厌氧–好氧生物转化脱硫工艺。美国爱达荷国家工程实验室(IdahoNationalEngineeringLaboratory)，JoniM.Barnes(JournalofHazardousMaterials,1995,41(2–3):315–326)发现NO气体也能被硝化细菌作为氮源进行硝化作用。研究人员通过实验发现，当烟气在塔中的停留时间约为1min，NO进口浓度为335mg/m3时，NO的去除率可达到99％。塔中细菌的最适温度为30-45℃，pH值为6.5-8.5。Ming-SheanChouandJean-HongLin(JournaloftheAir&WasteManagementAssociation,2000,50:502-508)也同样利用硝化细菌将NO通过中间产物NO2-转化为NO3-。由哈尔滨工业大学王爱杰等专利技术的一种同步脱除废水中碳氮硫的工艺系统及方法专利(CN200810064858.9)，将废水中的有机物、硫酸盐和氨氮分别转化为二氧化碳、单质硫和氮气，将气相中代谢产生的H2S和NH3转化为单质硫和氮气，并将微生物生长产生的污泥降解掉。然而在厌氧环境下高浓度的硫化物对于微生物具有一定的毒性作用，因而导致了反硝化脱硫技术整体运行效能的下降；高硫化物浓度带来的毒性抑制难以保证反硝化脱硫工艺高负荷运行。Robertson和Kuenen(ArchivesofMicrobiology,1984,139(4):351-354.AppliedandEnvironmentalMicrobiology,1988,54(11):2812-2818.)在实验室中观察到有氧气存在的条件下所发生的反硝化现象，并在反硝化和除硫系统出水中首次分离出好氧反硝化菌ThiosphaeraPantotropha、Pseudmonassp.和Alcaligenesfaecalis等。其他常见的好氧反硝化菌还有Pseudomonasnautical、ThaueraMechernichensis，Alcaligenessp.、Microvirgulaaerodenitrificans等。有些好氧反硝化菌同时也是异养硝化菌，因此能直接把氨转化为最终气态产物逸出，这也使得在同一反应器内同时完成硝化反硝化成为可能。Robertson(AntonievanLeeuwenhoek,1990,57:139-152.JournalofGeneralMicrobiology1988,134,857-863.)等认为，在好氧反硝化中协同呼吸是一个很重要的机理，协同呼吸意味着氧和硝酸盐可以同时作为电子受体。细胞色素c和细胞色素aa3之间的电子传输链中的“瓶颈”现象可以被克服，因而允许电子流同时传输给反硝化酶以及氧气，故反硝化反应就可能在好氧环境中发生。李安峰等在2014年申请的一种好氧反硝化细菌及其在污水处理中的应用专利(申请号201410078681.3)提出通过富集从湿地中筛选出一种好氧反硝化细菌，施氏假单胞菌(Pseudomonassp)。该细菌可用于处理高NO3-的废水，最高去除率可达99.6％，且无亚硝态氮的累积，并可同时去除有机废水中的COD，去除率可达60％-80％。对污水处理高效，24h后对硝态氮的去除率可达99.6％，脱氮速率可达22.6mg·L-1·h-1，可以单独使用或者固定化后应用于废水处理中，应用广泛。另外申请号为201310680417.2、201210139980.4、201010536203.4的中国专利中均有提到利用细菌进行好氧反硝化去除水中的硝态氮。刘定平等一种海水和生物法烟气脱硫脱硝一体化装置(专利申请号201310610594.3)提出了烟气中二氧化硫和氮氧化物分别利用生物法脱除；另外申请号为201410016624.2、201210514807.8、200810064858.9和201320758902.2的中国专利中均有提到利用生物法烟气脱硫脱硝。申请号为2013101265842、2012100082464、201110250192.8、201310312882.0和201410524305.2等多个中国专利都在湿法烟气脱硝过程中添加氧化剂脱除烟气中的氮氧化物，氮氧化物经氧化剂氧化转化为溶液中的硝酸盐，含有硝酸盐的脱硝废水直接外排可能带来二次污染的问题，因此氧化剂湿法烟气脱硝过程产生的废液需要进一步处理。在烟气微生物脱硫过程中，碱性溶液吸收烟气中二氧化硫后进入厌氧反应器，在此通过硫酸盐还原菌将脱硫产生的亚硫酸盐和硫酸盐转化为硫化物，然后在好氧反应器由硫氧化菌将硫化物氧化成单质硫。而越来越多的菌株被发现在好氧条件下可以有效的去除含氮化合物，所以可以将微生物烟气脱硫技术、氧化剂湿法烟气脱硝技术和好氧反硝化技术结合起来，通过化学吸收将烟气中二氧化硫和氮氧化物转化到溶液中，利用厌氧和好氧过程，把硫和氮转化为单质硫和氮气。该组合工艺是在微生物烟气脱硫工艺基础上，仅需增加一个脱硝吸收塔，可实现同步烟气脱除二氧化硫和氮氧化物，可回收单质硫，并且消除了氧化剂湿法脱硝过程可能带来的二次污染问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种化学吸收结合厌氧好氧转化同步烟气脱硫脱硝工艺，该工艺利用化学吸收过程将烟气中SO2和NOx转化为盐的形式进入溶液中，利用厌氧过程产生硫化物，利用好氧过程将硫化物和脱硝过程产生的硝酸盐、亚硝酸盐转化为单质硫和N2。工艺可以实现同步烟气脱硫脱硝、二氧化硫的资源化和氮氧化物的无害化。本专利技术的技术方案如下：一种化学吸收结合厌氧好氧转化同步烟气脱硫脱硝工艺，具体步骤如下：(1)将含有二氧化硫和氮氧化物的烟气依次通入二氧化硫吸收塔和氮氧化物吸收塔，在二氧化硫吸收塔中利用碱性吸收液吸收烟气中SO2产生硫酸盐和亚硫酸盐，在氮氧化物吸收塔中利用含有氧化剂的碱性吸收液吸收烟气中NOx产生硝酸盐和亚硝酸盐；(2)在二氧化硫吸收塔中产生的硫酸盐和亚硫酸盐的溶液进入厌氧生物反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学吸收结合厌氧好氧转化同步烟气脱硫脱硝工艺，其特征在于，步骤如下：(1)将含有二氧化硫和氮氧化物的烟气依次通入二氧化硫吸收塔和氮氧化物吸收塔，在二氧化硫吸收塔中利用碱性吸收液吸收烟气中SO2产生硫酸盐和亚硫酸盐，在氮氧化物吸收塔中利用含有氧化剂的碱性吸收液吸收烟气中NOx产生硝酸盐和亚硝酸盐；(2)在二氧化硫吸收塔中产生的硫酸盐和亚硫酸盐的溶液进入厌氧生物反应器，利用硫酸盐还原菌将硫酸盐和亚硫酸盐还原成硫化物，厌氧生物反应器中含有硫化物的溶液进入好氧生物反应器；在氮氧化物吸收塔产生的产生硝酸盐和亚硝酸盐的溶液直接进入上述的好氧生物反应器；在好氧生物反应器中利用微生物将硫化物转化为单质硫，将硝酸盐和亚硝酸盐转化为N2；(3)将好氧生物反应器产生的含单质硫的混合液经硫回收系统处理后得到含量较高的硫磺回收利用，硫回收系统产生的碱性溶液返回二氧化硫吸收塔和氮氧化物吸收塔循环利用；所述的厌氧生物反应器中pH值为6.0～10.5，温度控制在20～45℃，停留时间控制在3～60h，CODcr:N:S＝10～30:1:6；所述的好氧生物反应器中pH值为7.0～10.5，温度控制在20～45℃，停留时间控制在3～24h，CODcr:N:S＝10:1:1～4，溶解氧控制在0～2.0mg/L。...

【技术特征摘要】
1.一种化学吸收结合厌氧好氧转化同步烟气脱硫脱硝工艺，其特征在于，步骤如下：(1)将含有二氧化硫和氮氧化物的烟气依次通入二氧化硫吸收塔和氮氧化物吸收塔，在二氧化硫吸收塔中利用碱性吸收液吸收烟气中SO2产生硫酸盐和亚硫酸盐，在氮氧化物吸收塔中利用含有氧化剂的碱性吸收液吸收烟气中NOx产生硝酸盐和亚硝酸盐；(2)在二氧化硫吸收塔中产生的硫酸盐和亚硫酸盐的溶液进入厌氧生物反应器，利用硫酸盐还原菌将硫酸盐和亚硫酸盐还原成硫化物，厌氧生物反应器中含有硫化物的溶液进入好氧生物反应器；在氮氧化物吸收塔产生的产生硝酸盐和亚硝酸盐的溶液直接进入上述的好氧生物反应器；在好氧生物反应器中利用微生物将硫化物转化为单质硫，将硝酸盐和亚硝酸盐转化为N2；(3)将好氧生物反应器产生的含单质硫的混合液经硫回收系统处理后得到含量较高的硫磺回收利用，硫回收系统产生的碱性溶液返回二氧化硫吸收塔和氮氧化物吸收塔循环利用；所述的厌氧生物反应器中pH值为6.0～10.5，温度控制在20～45℃，停留时间控制在3～60h，CODcr:N:S＝10～30:1:6；所述的好氧生物反应器中pH值为7.0～10.5，温度控制在20～45℃，停留时间控制在3～24h，CODcr:N:S＝10:1:1～4，溶解氧控制在0～2.0mg/L。2.根据权利要求1所述的化学吸收结合厌氧好氧转化同步烟气脱硫脱硝工艺，其特征在于，二氧化硫吸收塔中利用的碱性吸收液是NaOH、NaHCO3、Na2CO3中至少一种与硫回收系统产生的碱性溶液混合组成。3.根据权利要求1或2所述的化学吸收结合厌氧好氧转化同步烟气脱硫脱硝工艺，其特征在于，氮氧化物吸收塔中利用含有氧化剂的碱性吸收液是H2O2、NaClO中的一种与硫回收系统产生的碱性溶液混合组成。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉，王晓伟，孙超越，张婷婷，周集体，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21