[發明專利]一種利用電極生物膜凈化煙氣中氮氧化物的裝置及方法

無效

• 申請號: 201210055668.7
• 申請日: 2012-03-06
• 公開（公告）號: CN102553434A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 李偉;周婭;高琳;糜徐紅
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01D53/84
• 分類號: B01D53/84;B01D53/56;B01D53/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

1.?一種利用電極生物膜凈化煙氣中氮氧化物的裝置，其特征在于：包括煙氣吸收塔、電極生物膜反應器和液體循環系統；電極生物膜反應器包括直流電源、電極生物膜反應器主體；液體循環系統包括儲液槽、泵、流量計；

煙氣吸收塔的氣體進口接配氣系統，氣體出口接氣體分析儀，煙氣吸收塔的液體進口接流量計的一端，液體出口通過閥門接電極生物膜反應器主體的進口；電極生物膜反應器主體的出口接儲液槽的進口，儲液槽的出口通過泵接流量計的另一端；直流電源的正極、負極分別與電極生物膜反應器主體上端的陽極、陰極相連接?；

所述的煙氣吸收塔由有機玻璃制成，內腔等間距設置有3塊隔板，隔板為截掉一段弧的圓盤，隔板上均勻分布多個小孔，隔板截面側設置有一塊垂直擋板，擋板上端高于隔板，塔體有效高度與內徑之比為8???????????????????????????????????????????????10：1?；

所述的電極生物膜反應器主體由有機玻璃制成，包括陽極區和陰極區，且用套筒隔開；陽極區包括1根陽極，陽極材料為石墨；陰極區包括48根陰極，陰極均勻環繞于陽極四周，材料為石墨或金屬，且周圍填料為活性炭、石墨或其他導電粒子，陰極周圍填料的填充體積：電極生物膜反應器主體有效體積：電極生物膜反應器主體總體積的比為1:11.2：1.82.2；?

所述的液體循環系統包括依次串聯的儲液槽、泵、流量計；煙氣吸收塔的液體進口設置有循環液噴頭。

2.一種利用電極生物膜凈化煙氣中氮氧化物的方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟(1).在電極生物膜反應器主體中進行微生物馴化和掛膜；

馴化和掛膜步驟如下：

1-1.取經過富集且含有FR-2和DN-2微生物的菌液510ml，將菌液接種于基礎培養基中，添加絡合態氮氧化物和Fe(III)EDTA溶液，并調節該混合培養液的pH值至68，然后將上述培養液加入到電極生物膜反應器主體中?；

1-2.當Fe(II)EDTA溶液濃度達到總鐵的90%時，更換新鮮培養液，將前次富集的菌液繼續接種到新鮮培養液中，并逐步增加絡合態氮氧化物和Fe(III)EDTA溶液在培養液中的濃度，馴化30天，得到能同時還原氮氧化物和Fe(III)EDTA溶液的混合培養物?；

????所述的基礎培養基包括：2500?mg?L^-1的葡萄糖、300?mg?L^-1的KH₂PO₄、70?mg?L^-1的Na₂SO₃、100?mg?L^-1的MgCl₂、?5400?mg?L^-1的NaHCO₃、2?mg?L^-1的CaCl₂、0.48?mg?L^-1的CoCl₂、1.98?mg?L^-1的MnCl₂·4H₂O、0.5?mg?L^-1的CuSO₄·5H₂O、0.44?mg?L^-1的Na₂MoO₄·2H₂O、0.38?mg?L^-1的NiCl₂·6H₂O、0.028?mg?L^-1的H₃BO₄、0.2?mg?L^-1的ZnCl₂；

所述的Fe(III)EDTA溶液通過可溶性鐵鹽、EDTA鈉鹽溶于水制得；

1-3.將預先馴化的混合培養物接種至儲液槽中，同時加入Fe(III)EDTA溶液、碳源、基礎培養基三者混合的營養液；啟動本發明裝置，從煙氣吸收塔氣體進口通入待凈化煙氣，每天運行12小時，運行過程中監測煙氣吸收塔氣體出口NO濃度和儲液槽中Fe(II)EDTA濃度變化；當NO去除效率達75%以上，Fe(II)EDTA占總鐵濃度的比例大于85%時置換新鮮營養液；同時利用環境掃描電鏡技術，檢測陰極周圍填料上微生物生長情況；若繼續接種微生物時反應器的效果沒有促進作用，則說明掛膜完成；

步驟(2).在Fe(III)EDTA溶液中加入可同時作為電子供體和碳源的有機物、基礎培養基制得循環液，并調節循環液的PH值至6～8；

所述制得的循環液中Fe(III)EDTA濃度為5～20?mmol/L，可同時作為電子供體和碳源的有機物的濃度為5～2000mg/L，有機物為葡萄糖、乙醇、乙酸鹽中的一種或多種?；

步驟(3).?將電極生物膜反應器主體的反應溫度控制在40～60℃，電流密度控制在0～60?mA?m^-2時，?Fe(III)EDTA溶液被微生物還原，還原后的循環液流入儲液槽，依次經由泵、流量計回到煙氣吸收塔內吸收煙氣中的氮氧化物?；

電極生物膜反應器主體2中的電極反應為：

陽極：??????????????

陰極：??????????????

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步驟(4).從煙氣吸收塔氣體進口通入待凈化煙氣，待凈化煙氣與循環液充分接觸絡合反應后，凈化后的煙氣從煙氣吸收塔氣體出口排放?；

所述的待凈化煙氣中NO濃度為100～3000ppm，O₂體積比為1～8%。