用于中小型锅炉烟气处理的络合吸收及生物还原反应系统技术方案

本发明专利技术属于生物法烟气脱硝处理技术领域，具体涉及一种用于中小型锅炉烟气处理的络合吸收及生物还原反应系统。其包括吸收烟气中NOx的络合吸收系统、还原络合产物的生物还原系统，以及连通络合吸收系统与生物还原系统的外循环系统，所述络合吸收系统是通过络合吸收液吸收NOx后排出合格气体，所述络合吸收系统产生的络合产物经所述生物还原系统还原后返回络合吸收系统循环使用，所述生物还原系统采用单柱双头MBfR。与现有技术相比具有如下优势：络合吸收速率快，效果好，吸收液可直接被生物还原；清洁环保，经济有效；可通过生物还原系统循环利用，菌群不与烟气直接接触，让体系拥有更好的NO去除性能和更大的处理负荷。有更好的NO去除性能和更大的处理负荷。有更好的NO去除性能和更大的处理负荷。

【技术实现步骤摘要】
用于中小型锅炉烟气处理的络合吸收及生物还原反应系统


[0001]本专利技术属于生物法烟气脱硝处理
，具体涉及一种用于中小型锅炉烟气处理的络合吸收及生物还原反应系统。

技术介绍

[0002]中小型燃煤工业锅炉是氮氧化物(NOx)的主要排放源，因其量多面广、成分复杂多变、体积小、难于设计等劣势而难以有效治理。当前络合吸收
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生物还原烟气脱硝工艺多采用生物转鼓反应器、生物膜吸收塔等传统生物反应器，存在结构复杂、污染物质及微生物分布不均、填料堵塞等问题，稳定性有待提高且难以得到工业化放大应用。此外，目前采用的生物系统主要通过异养反硝化作用对烟气进行生物脱硝，而额外投加的有机碳源不仅会造成反应成本的提高，其反应后产生的CO2会导致全球变暖等二次污染，不符合“减污降碳”的理念。
[0003]曝气膜生物反应器(Membrane Bio
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film Reactor，MBfR)不论是对简单的无机阴离子、重金属离子还是对结构复杂的有机物均可实现较好的去除，甚至完全转化成无毒形态的化合物，但目前还没有将这一反应器用于生物法烟气脱硝的先例。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种用于中小型锅炉烟气处理的络合吸收及生物还原反应系统，用以解决目前处理中小型锅炉烟气的方法成本高占地面积大、二次污染的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：所述用于中小型锅炉烟气处理的络合吸收及生物还原反应系统包括吸收烟气中NOx(氮氧化物)的络合吸收系统、还原络合产物的生物还原系统，以及连通络合吸收系统与生物还原系统的外循环系统，所述络合吸收系统是通过络合吸收液吸收NOx后排出合格气体，所述络合吸收系统产生的络合产物经所述生物还原系统还原后返回络合吸收系统循环使用，所述生物还原系统采用单柱双头MBfR(曝气膜生物反应器)。
[0006]可选地，所述络合吸收系统包括中空的吸收柱、从下至上设置在吸收柱中的布气盘、填料和至少一个将吸收柱分层的多孔隔板、填充在吸收柱内的络合吸收液以及入气管和出气管，所述填料附着零价纳米铁(nZVI)；
[0007]所述入气管一端与外部烟气相通，另一端接入所述布气盘；
[0008]所述出气管设置在吸收柱顶部。
[0009]所述烟气由入气管通入吸收柱内，从下向上运动依次经布气盘、填充填料和多孔隔板，与络合吸收液接触后从顶部的出气管排出。布气盘将烟气在吸收柱内均匀配气，穿过填料间的孔隙，不断改变气道，增加气液接触面。烟气中通常含有3
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8％的氧气，在Fe(II)EDTA络合NOx生成Fe(II)EDTA
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NOx的同时，使得部分Fe(II)EDTA被氧化为Fe(III)EDTA，不再具有络合吸收NOx的性能，填料附着零价纳米铁(nZVI)可有效降低Fe(III)EDTA的生成量。
[0010]可选地，若包括多个多孔隔板，则各层的多孔隔板上的孔洞上下错位设置。
[0011]气体上升过程，经过错位的多孔隔板进一步改进气流方向，避免短流现象。
[0012]可选地，所述填料为nZVI
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沸石、nZVI
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陶粒、nZVI
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波耳环或nZVI
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聚氨酯海绵纤维悬浮球。
[0013]可选地，所述填料负载零价纳米铁的方法如下：载体中加入FeCl3·
7H2O溶液，以1
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3滴/秒的速度加入NaBH4水溶液，搅拌至铁离子完全还原成零价铁。
[0014]可选地，所述络合吸收液为1
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5mmol/L的Fe(II)EDTA水溶液，气液接触时间为3
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15min。
[0015]Fe(II)EDTA吸收NOx，反应速率非常快，生成络合物为Fe(II)EDTA
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NOx。
[0016]可选地，所述络合吸收系统还包括设置在出气管上的氮氧化物烟气分析仪和氮氧化物浓度报警器。
[0017]使用烟气分析仪检测络合吸收前后的烟气组合及浓度，确保烟气中NOx符合处理要求，尾气经处理后直接排入大气中。
[0018]可选地，所述吸收柱的高径比为5:1
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10:1。
[0019]可选地，所述单柱双头MBfR包括反应器、竖直设置在反应器中央的单束中空纤维膜、设置在中空纤维膜外的生物膜层和提供电子供体的设备，所述提供电子供体的设备分别从中空纤维膜顶端和底端两头向其中注入气态电子供体，所述电子供体为甲烷。
[0020]异向传质可为微生物提供充足的电子进行还原反应，传质生物膜的活性区域不局限于表层，可出现在生物膜厚度的任何位置。甲烷作为电子供体，污泥产率低，反应器内不会出现污泥堵塞的情况，污泥处理处置成本低。
[0021]可选地，所述中空纤维膜的材质为微孔疏水性PP或PVDF，中空纤维膜体积占反应器总体积的4
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6％。
[0022]可选地，所述气态电子供体由中空纤维膜通过无孔曝气的方式扩散到生物膜层，分压控制在5
‑
15pis。
[0023]可选地，所述生物还原系统还包括循环泵，所述循环泵将位于MBfR下部空间的络合吸收液泵入到MBfR的上部空间。
[0024]通过循环泵内循环，增加了生物还原系统中液相物质，也就是待还原的络合产物，与生物膜的接触机会。
[0025]可选地，所述外循环系统包括水浴锅和蠕动泵，所述蠕动泵驱动络合吸收系统中液体经水浴锅保温后导入生物还原系统，经生物还原后再次回到络合系统中循环利用。
[0026]本专利技术提供的技术方案与现有技术相比具有如下优势：
[0027](1)络合吸收速率快，效果好，吸收液可直接被生物还原。
[0028](2)以甲烷通过无孔膜曝气的方式精准供气，无需外加有机物，无大量污泥和CO2产生，清洁环保，经济有效，符合节能降耗的可持续发展理念。
[0029](3)Fe(II)EDTA作为络合吸收剂，可通过生物还原系统循环利用，菌群不与烟气直接接触，有效避免了烟气中有毒成分及氧气对于微生物的毒害作用，让体系拥有更好的NO去除性能和更大的处理负荷。
[0030](4)采用的单柱式双头曝气
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MBfR反应器，在膜丝分布、布气方式、反应器密封性、内循环方式等方面，相较于传统双管式
‑
MBfR反应器均有所提升。
附图说明
[0031]图1是本专利技术所述用于中小型锅炉烟气处理的络合吸收及生物还原反应系统一具体实施方式的结构示意图；
[0032]图2是本专利技术所述络合吸收系统一具体实施方式的结构示意图
[0033]图3是本专利技术所述MBfR一具体实施方式的结构示意图。
[0034]图中所示：
[0035]10
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络合吸收系统、11
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吸收柱、12
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于中小型锅炉烟气处理的络合吸收及生物还原反应系统，其特征在于，包括吸收烟气中NOx的络合吸收系统、还原络合产物的生物还原系统，以及连通络合吸收系统与生物还原系统的外循环系统，所述络合吸收系统是通过络合吸收液吸收NOx后排出合格气体，所述络合吸收系统产生的络合产物经所述生物还原系统还原后返回络合吸收系统循环使用，所述生物还原系统采用单柱双头MBfR。2.根据权利要求1所述用于中小型锅炉烟气处理的络合吸收及生物还原反应系统，其特征在于，所述络合吸收系统包括中空的吸收柱、从下至上设置在吸收柱中的布气盘、填料和至少一个将吸收柱分层的多孔隔板、填充在吸收柱内的络合吸收液以及入气管和出气管，所述填料附着零价纳米铁；所述入气管一端与外部烟气相通，另一端接入所述布气盘；所述出气管设置在吸收柱顶部。3.根据权利要求2所述用于中小型锅炉烟气处理的络合吸收及生物还原反应系统，其特征在于，若包括多个多孔隔板，则各层的多孔隔板上的孔洞上下错位设置。4.根据权利要求2所述用于中小型锅炉烟气处理的络合吸收及生物还原反应系统，其特征在于，所述络合吸收液为1
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5mmol/L的Fe(II)EDTA水溶液，气液接触时间为3
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15min。5.根据权利要求2所述用于中小型锅炉烟气处理的络合吸收及生物还原反应系统，其特征在于，所述吸收柱的高径...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建芳，钱飞跃，徐梦蝶，陈佳琦，赵俊杰，刘婉婷，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：