[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 201210055668.7
• 申請日: 2012-03-06
• 公開（公告）號: CN102553434A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李偉;周婭;高琳;糜徐紅
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 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(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境污染治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用電極生物膜凈化煙氣中氮氧化物的裝置及方法。

背景技術(shù)

礦物燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣所含的大量氮氧化物（NO_x）是導(dǎo)致酸雨、光化學(xué)煙霧等一系列嚴(yán)重空氣污染問題的主要原因之一。《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》中提出，到2015年全國氮氧化物排放總量控制在2046.2萬噸，比2010年的2273.6萬噸下降10％。然而，據(jù)環(huán)境保護部通報，2011年1至6月份全國氮氧化物排放總量1206.7萬噸，比2010年同期（1136.6萬噸）增長6.17%。隨著人們對環(huán)境質(zhì)量要求的不斷提高、NO_x排放法規(guī)的逐漸嚴(yán)格和NO_x排放量的不斷增長，煙氣脫硝技術(shù)成為繼煙氣脫硫之后的又一亟待解決的重大課題。

至今，在國際上僅NH₃的選擇性催化還原（SCR）及選擇性非催化還原（SNCR）得到了一定規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用。但現(xiàn)有的這兩種技術(shù)依然存在著經(jīng)濟成本高、產(chǎn)生二次污染或處理效率低等缺陷。針對以上工業(yè)應(yīng)用的背景及現(xiàn)有的SCR存在的一些問題，一方面，研究人員一直尋找新的高活性催化材料和經(jīng)濟實用的催化還原劑，以改進現(xiàn)有的SCR技術(shù)；另一方面，研究人員一直在探索更為經(jīng)濟有效的新方法，如吸附法，吸收法，等離子去除法及生物法等。

微生物法具有低能耗、低成本、無污染等優(yōu)點，但將其應(yīng)用于凈化煙氣中氮氧化物，效果比較有限。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對電極生物膜法反硝化脫氮技術(shù)進行了大量研究工作，發(fā)現(xiàn)在電催化下，微生物能同時利用有機物和電解產(chǎn)氫作為電子供體，加強了微生物的還原活性，很大程度地提高了反硝化脫氮效率。將該方法應(yīng)用于凈化煙氣中的氮氧化物，效果相對單獨微生物法有明顯的提升。然而，由于氮氧化物的低溶解度，傳質(zhì)速率仍受到限制。在電極生物膜法的基礎(chǔ)上添加一種絡(luò)合劑，可以使氮氧化物得到更大程度的凈化。

公開號為CN?101229474A的發(fā)明專利公開了一種生物還原耦合化學(xué)吸收凈化煙氣中氮氧化物的方法。將生物填料塔的生物填料進行微生物掛膜處理；將可溶性亞鐵鹽、EDTA鈉鹽溶于水中制得Fe(II)EDTA溶液，在Fe(II)EDTA溶液中加入電子供體及碳源和基礎(chǔ)培養(yǎng)基制得煙氣吸收液；在反應(yīng)溫度30~60℃條件下，將待凈化煙氣通入生物填料塔內(nèi)，待凈化煙氣與煙氣吸收液在生物填料塔內(nèi)充分接觸；凈化后的煙氣從生物填料塔頂部排放。該技術(shù)方案中，F(xiàn)e(II)EDTA濃度較高時對氮氧化物的去除可達到較高的效率，然而隨著時間推移，微生物還原速率成為限制因素，去除效率逐漸下降。

公告號為CN?201634549U的實用新型專利公開了一種再生氮氧化物絡(luò)合吸收劑的三維電極生物膜反應(yīng)器，包括反應(yīng)容器，所述的反應(yīng)容器內(nèi)由帶孔圓形套筒分隔成陽極區(qū)域和陰極區(qū)域；所述的陽極區(qū)域內(nèi)設(shè)有一正電極，所述的陰極區(qū)域內(nèi)設(shè)有圍繞正電極均勻分布的4-8根負電極，所述的陰極區(qū)域內(nèi)填充導(dǎo)電粒子在陰極周圍，正電極、負電極以及填充在陰極區(qū)域的導(dǎo)電粒子構(gòu)成三維電極。利用陰極導(dǎo)電顆粒表面的混合菌膜，通過電促微生物作用，可同時還原氮氧化物絡(luò)合吸收物中的Fe(II)EDTA-NO和Fe(III)EDTA，實現(xiàn)絡(luò)合吸收劑的再生。該裝置只能對絡(luò)合吸收產(chǎn)物進行序批式還原，無法實現(xiàn)對氮氧化物的直接去除。

因此，需要開發(fā)電極生物膜法凈化煙氣中氮氧化物的裝置和方法，進一步加強生物法的處理效果，為工業(yè)應(yīng)用提供依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種利用電極生物膜凈化煙氣中氮氧化物的裝置及方法。

一種利用電極生物膜凈化煙氣中氮氧化物的裝置，包括煙氣吸收塔、電極生物膜反應(yīng)器和液體循環(huán)系統(tǒng)；電極生物膜反應(yīng)器包括直流電源、電極生物膜反應(yīng)器主體；液體循環(huán)系統(tǒng)包括儲液槽、泵、流量計。

煙氣吸收塔的氣體進口接配氣系統(tǒng)，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(yīng)器主體的進口；電極生物膜反應(yīng)器主體的出口接儲液槽4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(yīng)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(nèi)腔等間距設(shè)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?zhèn)仍O(shè)置有一塊垂直擋板，擋板上端高于隔板，塔體有效高度與內(nèi)徑之比為8???????????????????????????????????????????????10：1。