一種化學吸收結合厭氧好氧轉化同步煙氣脫硫脫硝工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于工業煙氣治理領域，涉及一種化學吸收結合厭氧好氧轉化同步煙氣脫硫脫硝工藝。
【背景技術】
[0002]二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)，主要來源于火山爆發、雷電、細菌活動等自然源及工業、交通運輸、化石燃料燃燒等人為活動的人為源，NOjJg與碳氫化合物形成光化學煙霧，產生酸雨、酸霧，損害植被、危害人類健康，同時還會破壞臭氧層。鑒于此，采取一定措施減少或消除煙氣二氧化硫和氮氧化物的排放十分重要。
[0003]工業上應用較多的煙氣脫硫脫硝技術是石灰石-石膏濕法脫硫和選擇性催化還原法(SCR)脫硝組合工藝，但組合工藝設備投資大、運行成本較高、產生二次污染等問題使其在煙氣脫硫脫硝中的應用難度增加。因此，開發一種經濟環保的煙氣脫硫脫硝技術尤為迫切。作為一種新型的煙氣脫硫脫硝方法，微生物煙氣脫硫脫硝技術以其設備簡單、投資運行成本低、環境污染小等優點逐漸得到人們的關注。
[0004]20世紀90年代初，荷蘭Wageningen農業大學在厭氧處理硫酸鹽廢水領域進行了大量的研宄，開發了回收單質硫的生物脫硫工藝。荷蘭的HTSE&E和PAQUES公司將這一新技術應用于煙氣脫硫工程并開發了煙氣生物脫硫技術，即煙氣堿液吸收/厭氧-好氧生物轉化脫硫工藝。
[0005]美國愛達荷國家工程實驗室(IdahoNat1nal Engineering Laboratory)，JoniM.Barnes (Journal of Hazardous Materials, 1995，41 (2 - 3): 315 - 326)發現 NO 氣體也能被硝化細菌作為氮源進行硝化作用。研宄人員通過實驗發現，當煙氣在塔中的停留時間約為lmin，NO進口濃度為335mg/m3時，NO的去除率可達到99%。塔中細菌的最適溫度為 30-45°C，pH 值為 6.5-8.5。Ming-Shean Chou and Jean-Hong Lin (Journal of theAir&ffaste Management Associat1n, 2000, 50:502-508)也同樣利用硝化細菌將NO通過中間產物NO2-轉化為NO 3_。
[0006]由哈爾濱工業大學王愛杰等發明的一種同步脫除廢水中碳氮硫的工藝系統及方法專利(CN200810064858.9)，將廢水中的有機物、硫酸鹽和氨氮分別轉化為二氧化碳、單質硫和氮氣，將氣相中代謝產生的H2S和NH3轉化為單質硫和氮氣，并將微生物生長產生的污泥降解掉。然而在厭氧環境下高濃度的硫化物對于微生物具有一定的毒性作用，因而導致了反硝化脫硫技術整體運行效能的下降；高硫化物濃度帶來的毒性抑制難以保證反硝化脫硫工藝高負荷運行。
[0007]Robertson 和 Kuenen (Archives of Microb1logy, 1984, 139(4):351-354.Applied and Environmental Microb1logy, 1988，54(11):2812-2818.)在實驗室中觀察到有氧氣存在的條件下所發生的反硝化現象，并在反硝化和除硫系統出水中首次分離出好氧反硝化菌 Th1sphaeraPantotropha、Pseudmonas sp.和 Alcaligenesfaecalis 等。其他常見的好氧反硝化菌還有 Pseudomonas nautical、ThaueraMechernichensis，Alcaligenessp.、Microvirgulaaerodenitrificans等。有些好氧反硝化菌同時也是異養硝化菌，因此能直接把氨轉化為最終氣態產物逸出，這也使得在同一反應器內同時完成硝化反硝化成為可會泛。Robertson (Antonie van Leeuwenhoek, 1990, 57:139-152.Journal of GeneralMicrob1logy 1988，134, 857-863.)等認為，在好氧反硝化中協同呼吸是一個很重要的機理，協同呼吸意味著氧和硝酸鹽可以同時作為電子受體。細胞色素c和細胞色素aa3之間的電子傳輸鏈中的“瓶頸”現象可以被克服，因而允許電子流同時傳輸給反硝化酶以及氧氣，故反硝化反應就可能在好氧環境中發生。李安峰等在2014年申請的一種好氧反硝化細菌及其在污水處理中的應用專利(申請號201410078681.3)提出通過富集從濕地中篩選出一種好氧反硝化細菌，施氏假單胞菌(Pseudomonassp)。該細菌可用于處理高NOf的廢水，最尚去除率可達99.6 %，且無亞硝態氣的累積，并可同時去除有機廢水中的COD，去除率可達60% -80%。對污水處理高效，24h后對硝態氮的去除率可達99.6%，脫氮速率可達22.emg-L-1.ΙΓ1，可以單獨使用或者固定化后應用于廢水處理中，應用廣泛。另外申請號為201310680417.2,201210139980.4,201010536203.4的中國專利中均有提到利用細菌進行好氧反硝化去除水中的硝態氮。
[0008]劉定平等一種海水和生物法煙氣脫硫脫硝一體化裝置(專利申請號201310610594.3)提出了煙氣中二氧化硫和氮氧化物分別利用生物法脫除；另外申請號為201410016624.2,201210514807.8,200810064858.9 和 201320758902.2 的中國專利中均有提到利用生物法煙氣脫硫脫硝。
[0009]申請號為 2013101265842,2012100082464,201110250192.8,201310312882.0 和201410524305.2等多個中國專利都在濕法煙氣脫硝過程中添加氧化劑脫除煙氣中的氮氧化物，氮氧化物經氧化劑氧化轉化為溶液中的硝酸鹽，含有硝酸鹽的脫硝廢水直接外排可能帶來二次污染的問題，因此氧化劑濕法煙氣脫硝過程產生的廢液需要進一步處理。
[0010]在煙氣微生物脫硫過程中，堿性溶液吸收煙氣中二氧化硫后進入厭氧反應器，在此通過硫酸鹽還原菌將脫硫產生的亞硫酸鹽和硫酸鹽轉化為硫化物，然后在好氧反應器由硫氧化菌將硫化物氧化成單質硫。而越來越多的菌株被發現在好氧條件下可以有效的去除含氮化合物，所以可以將微生物煙氣脫硫技術、氧化劑濕法煙氣脫硝技術和好氧反硝化技術結合起來，通過化學吸收將煙氣中二氧化硫和氮氧化物轉化到溶液中，利用厭氧和好氧過程，把硫和氮轉化為單質硫和氮氣。該組合工藝是在微生物煙氣脫硫工藝基礎上，僅需增加一個脫硝吸收塔，可實現同步煙氣脫除二氧化硫和氮氧化物，可回收單質硫，并且消除了氧化劑濕法脫硝過程可能帶來的二次污染問題。

【發明內容】

[0011]本發明的目的在于提出一種化學吸收結合厭氧好氧轉化同步煙氣脫硫脫硝工藝，該工藝利用化學吸收過程將煙氣中SOjPNOx轉化為鹽的形式進入溶液中，利用厭氧過程產生硫化物，利用好氧過程將硫化物和脫硝過程產生的硝酸鹽、亞硝酸鹽轉化為單質硫和ν2。工藝可以實現同步煙氣脫硫脫硝、二氧化硫的資源化和氮氧化物的無害化。
[0012]本發明的技術方案如下:
[0013]一種化學吸收結合厭氧好氧轉化同步煙氣脫硫脫硝工藝，具體步驟如下:
[0014](I)將含有二氧化硫和氮氧化物的煙氣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堿性吸收液吸收煙氣中SO2產生硫酸鹽和亞硫酸鹽，在氮氧化物吸收塔中利用含有氧化劑的堿性吸收液吸收煙氣中N0x產生硝酸鹽和亞硝酸鹽；
[0015](2)在二氧化硫吸收塔中產生的硫酸鹽和亞硫酸鹽的溶液進入厭氧生物反應器，利用硫酸鹽還原菌將硫酸鹽和亞硫酸鹽還原成硫化物，厭氧生物反應器中含有硫化物的溶液進入好氧生物反應器；在氮氧化物吸收塔產生的產生硝酸鹽和亞硝酸鹽的溶液直接進入上述的好氧生物反應器；在好氧生物反應器中利用微生物將硫化物轉化為單質硫，將硝酸鹽和亞硝酸鹽轉化為N2;
[0016](3)將好氧生物反應器產生的含單質硫的混合液經硫回收系統處理后得到含量較高的硫磺回收利用，硫回收系統產生的堿性溶液返回二氧化硫吸收塔和氮氧化物吸收塔循環利用。
[0017]所述的厭氧生物反應器中pH值為6.0?10.5，溫度控制在20?45°C，停留時間控制在3?60h，CODra:N:S = 10?30:1:6 ;所述的好氧生物反應器中pH值為7.0?10.5，溫度控制在20?45°C，停留時間控制在3?24h，CODcr:N: S = 10:1:1?4，溶解氧控制在O ?2.0mg/Lo
[0018]二氧化硫吸收塔中利用的堿性吸收液是Na0H、NaHC03、Na2C03中至少一種與硫回收系統產生的堿性溶液混合組成。
[0019]氮氧化物吸收塔中利用含有氧化劑的堿性吸收液是H202、NaClO中的一種與硫回收系統產生的堿性溶液混合組成。
[0020]所述的硫回收系統包括沉淀池、硫泥干化系統和硫泥提純系統。
[0021]所述的二氧化硫吸收塔和氮氧化物吸收塔是噴淋塔或填料塔；所述的厭氧生物反應器采用厭氧內循環反應器、膨脹顆粒污泥床或上流式厭氧污泥床反應器；所述的好氧生物反應器采用好氧活性污泥反應器。
[0022]所述的厭氧生物反應器和好氧生物反應器中微生物所用碳源為葡萄糖、污泥發酵液、高濃度有機廢水，磷源為磷酸二氫鹽或磷酸氫二鹽。
[0023]本發明的效果和益處是:一種化學吸收結合厭氧好氧轉化同步煙氣脫硫脫硝工藝是在微生物法脫硫的基礎上，僅需增加一個脫硝吸收塔，利用好氧反應器中硫氧化細菌和好氧反硝化細菌的共同作用，將厭氧反應器中硫酸鹽、亞硫酸鹽轉化產生的硫化物和脫硝反應器脫除氮氧化物產生的硝酸鹽、亞硝酸鹽分別轉化為單質硫和N2，在實現同步煙氣脫硫脫硝過程中，回收單質硫，并且氮氧化物無害化排放。該方法工藝合理、能耗低、投資和運行費用少、不產生二次污染。
【附圖說明】
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