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1、(10)申请公布号 CN 102989272 A (43)申请公布日 2013.03.27 C N 1 0 2 9 8 9 2 7 2 A *CN102989272A* (21)申请号 201210514807.8 (22)申请日 2012.12.04 B01D 53/60(2006.01) B01D 53/78(2006.01) B01D 53/84(2006.01) B01D 53/75(2006.01) C02F 3/34(2006.01) C02F 3/28(2006.01) C01B 17/04(2006.01) C01B 21/02(2006.01) (71)申请人天津大学 地址 。
2、300072 天津市南开区卫津路92号天 津大学 (72)发明人徐姣 张卫江 屈溁敏 徐雪涛 (74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代 理事务所 12201 代理人王丽 (54) 发明名称 烟道气生物法同步脱除二氧化硫和氮氧化物 的方法及装置 (57) 摘要 本发明涉及烟道气生物法同步脱除二氧化硫 和氮氧化物的方法及装置。由一级洗脱塔、调节 池、二级生物硫化塔、生物同步脱硫氮塔和沉降 池、硫分离器串联组成。烟道气净化处理技术对 进气要求低，不怕灰尘、重金属，不需要严格的预 处理。还可通过在生物菌群中增加相应微生物进 行重金属的有效脱除。同时，同步脱硫脱氮菌群 为自养菌，对CO 2 有一定的。
3、去除效果。操作条件温 和，设备无须防腐。外加物质除COD有机废水外， 仅需添加少量的微生物营养物质和调控洗脱塔中 pH值的补充碱，通过前端换热获得的热量维持后 端生物反应需要的温度。过程中没有大型耗电设 备，电耗、水耗均较传统处理工艺为低。整个工艺 成本约为传统工艺成本的1/3，可工业化生产。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 1/1页 2 1.烟道气生物法同步脱除SO 2 /NO X 的装置，其特征是由一级洗脱塔、调节池、二级生物 硫化塔、生物同步脱硫氮塔。
4、和沉降池、硫分离器串联组成；换热器出来的烟气进入一级洗脱 塔后排放，洗脱塔出来的液体进入调节池，然后进入二级生物硫化塔，再进入生物同步脱硫 氮塔，最后经沉降池和硫分离器，获得固体单质硫，液体返回到一级洗脱塔。 2.采用权利要求1的装置进行同步脱除SO 2 /NO X 的方法，其特征是原烟道气首先与净 烟道气进行换热，进入一级洗脱塔，控制碱液pH值在89，塔内温度在40以下，在这里 烟道气中可溶性的SO 2 /NO X 被碱液吸收下来，转化为液相中的硫酸盐与硝酸盐，净烟道气与 原烟道气换热后排放；洗脱下来的污染物在液相中，进行废液调节池，与COD有机废水充分 调质后，进入二级生物硫化塔，控制pH。
5、值在57，温度在2540，其中的硫酸盐在硫酸 盐还原菌作用下转化为硫化物；然后进入三级同步脱硫脱氮塔，控制塔内厌氧环境，pH值 在78，温度在2540，硫化物与硝酸盐在脱氮硫杆菌作用下，将硫化物转化成单质 硫，硝酸盐转化成氮气；富含单质硫的液体经过硫泥沉降池和硫分离器，将单质硫从液相中 分离出来，剩余的碱性工艺废水回到一级洗脱塔进行再利用。 3.如权利要求2所述的方法，其特征是所述的一级洗脱塔中停留时间23秒内。 4.如权利要求2所述的方法，其特征是所述的硫酸盐还原菌为主体菌群，外加COD有机 废水作为硫化微生物的碳源营养，通过以废制废将液相中的SO 4 2- /SO 3 2- 转化为S 2-。
6、 /HS - 。 5.如权利要求2所述的方法，其特征是所述的脱氮硫杆菌采用脱氮硫杆菌为主体的生 物菌群，采用微生物胞外产硫，将存在于液相中的单质硫通过斜板沉降、固液分离等方法分 离出来。 6.如权利要求1所述的装置的应用，其特征是适用于烟道气、锅炉尾气、天然气、沼气、 化纤废气、含酸废水、硫酸盐废水、硝酸盐废水的净化处理。 权 利 要 求 书CN 102989272 A 1/3页 3 烟道气生物法同步脱除二氧化硫和氮氧化物的方法及装置 技术领域 0001 本发明涉及环境保持技术领域，特别是涉及烟道气生物法同步脱除二氧化硫和氮 氧化物（SO 2 /NO X ）的工艺方法及装置。该技术不仅适用于烟。
7、道气、锅炉尾气、天然气、沼气、 化纤废气等的气体净化处理，还适用于含酸废水、硫酸盐废水、硝酸盐废水的净化处理。 背景技术 0002 本发明技术主要为解决化石燃料的尾气净化处理和达标排放问题。以煤炭、石油、 天然气、生物能源气等能源的形成过程中，存在硫、氮物质，燃烧后形成SO 2 /NO X ，易形成酸 雨，对环境和人体都带来严重污染和损害。随着国家对SO 2 /NO X 排放标准的日益严格，开发 新的同步脱硫脱氮工业化技术任务紧迫。 0003 目前较为成熟的同步脱硫脱氮传统技术主要有湿法石灰石脱硫+选择性催化还 原脱硝技术、电子束法同步脱硫脱硝、活性炭催化法同步脱硫脱硝等技术，这些技术各有优 。
8、势，但都不同程度地存在成本和运行费用较高、外加试剂较多、二次污染等问题，尤其对于 国家日益严格的SO 2 /NO X 排放标准略显吃力。生物法则以其成本低、操作维护方便、脱除效 率高、二次污染少等优势，走上了烟气脱硫脱氮的工业化舞台。宜兴协联热电厂引进了荷兰 烟气生物脱硫技术，率先在全球建成工业化装置，自2007年投运以来，效果显著，获得了成 功。但该工艺过程仅解决了脱硫问题，对NO X 的脱除没做考虑。本专利技术在脱硫基础上 增加了脱硝工艺，解决了气体污染中SO 2 /NO X 同步脱除的难题。 发明内容 0004 本发明的目的是采用生物法对烟道气中的SO 2 /NO X 进行同步脱除和工业。
9、化设计， 主要技术方案如下： 0005 一套烟道气生物法同步脱除SO 2 /NO X 的装置，由一级洗脱塔、调节池、二级生物硫 化塔、生物同步脱硫氮塔和沉降池、硫分离器串联组成。；换热器出来的烟气进入一级洗脱 塔后排放，洗脱塔出来的液体进入调节池，然后进入二级生物硫化塔，再进入生物同步脱硫 氮塔，最后经沉降池和硫分离器，获得固体单质硫，液体返回到一级洗脱塔。 0006 本发明的装置进行同步脱除SO 2 /NO X 的方法，原烟道气首先与净烟道气进行换热， 进入一级洗脱塔，控制碱液pH值在89，塔内温度在40以下，在这里烟道气中可溶性的 SO 2 /NO X 被碱液吸收下来，转化为液相中的硫酸盐。
10、与硝酸盐，净烟道气与原烟道气换热后排 放；洗脱下来的污染物在液相中，进行废液调节池，与COD有机废水充分调质后，进入二级 生物硫化塔，控制塔内厌氧环境，pH值在57，温度在2540，其中的硫酸盐在硫酸盐 还原菌作用下转化为硫化物；然后进入三级同步脱硫脱氮塔，控制塔内厌氧环境，pH值在 78，温度在2540，硫化物与硝酸盐在脱氮硫杆菌作用下，将硫化物转化成单质硫，硝 酸盐转化成氮气；富含单质硫的液体经过硫泥沉降池和硫分离器，将单质硫从液相中分离 出来，剩余的碱性工艺废水回到一级洗脱塔进行再利用。 0007 所述的一级洗脱塔中停留时间23秒内。 说 明 书CN 102989272 A 2/3页 4。
11、 0008 所述的硫酸盐还原菌为主体菌群，外加COD有机废水作为硫化微生物的碳源营 养，通过以废制废将液相中的SO 4 2- /SO 3 2- 转化为S 2- /HS - 。 0009 待处理的烟道气首先与净化处理后待排放的烟道气进行换热，控制进入碱洗塔的 烟气温度在50以下，而排放的烟道气温度达到80左右，以方便高空排放 0010 所述的脱氮硫杆菌采用脱氮硫杆菌为主体的生物菌群，采用微生物胞外产硫，将 存在于液相中的单质硫通过斜板沉降、固液分离等方法分离出来。 0011 本发明的装置的应用，适用于烟道气、锅炉尾气、天然气、沼气、化纤废气、含酸废 水、硫酸盐废水、硝酸盐废水的净化处理。 001。
12、2 技术说明如下 0013 （1）碱液吸收及装置 0014 采用高效传质设备和塔内件设计，在碱洗塔中停留时间23秒内，将气相中的污 染物质洗脱下来，使得净化处理后气体达标排放（SO 2 /NO X 100mg/Nm 3 ）。碱洗塔中的碱液 主要为后续生物脱硫脱氮过程中产生的碱性液体，不仅节约了成本，而且将过程中的工艺 废水回用，降低水耗和外排废水的处理，二次污染少。控制碱洗塔中碱液pH值89，碱洗 后可将液相温度降至40以下，有利于后续生物处理。碱洗塔内发生的主要吸收反应为： 0015 SO 2 /SO 3 +OH - +H 2 OSO 4 2- /SO 3 2- 0016 NO 2 /NO 。
13、X +OH - +H 2 ONO 2 - /NO 3 - 0017 (2)生物硫化及装置 0018 生物硫化过程中，采用以硫酸盐还原菌为主体菌群，外加COD有机废水（柠檬酸、 乳酸、粮食发酵、酒精厂、果产品处理厂等）作为硫化微生物的碳源营养，通过以废制废将液 相中的SO 4 2- /SO 3 2- 转化为S 2- /HS - 。控制生物硫化塔中液相pH值57，厌氧环境，温度控制在 25-40内。生物塔内发生的主要生物反应为： 0019 CH 3 COOH+SO 4 2- +H + CO 2 +HS - 0020 CH 3 COOH+SO 3 2- +H + CO 2 +HS - 0021 (3。
14、)生物同步脱硫脱氮及装置 0022 采用脱氮硫杆菌为主体的生物菌群，在生物同步脱硫脱氮塔内进行生物法同步脱 硫脱氮，通过塔内温度2540，pH值78，厌氧环境，将脱硫产物控制为单质硫产品，而 氮则变为氮气排出。采用微生物胞外产硫，可将存在于液相中的单质硫通过斜板沉降、固液 分离等方法分离出来。生物塔内发生的主要生物反应为： 0023 5S 2- +2NO 3 - +6H 2 O5S 0 +N 2 +12OH - 0024 本发明烟道气净化处理技术对进气要求低，不怕灰尘、重金属，不需要严格的预处 理。还可通过在生物菌群中增加相应微生物进行重金属的有效脱除。同时，同步脱硫脱氮菌 群为自养菌，对CO。
15、 2 也有一定的去除效果。整个工艺操作条件温和，设备无须防腐。整个工艺 外加物质除COD有机废水外，仅需添加少量的微生物营养物质和调控洗脱塔中pH值的补充 碱，通过前端换热获得的热量维持后端生物反应需要的温度。过程中没有大型耗电设备，电 耗、水耗均较传统处理工艺为低。整个工艺成本约为传统工艺成本的1/3，可工业化生产。 附图说明 0025 图1：烟气生物法同步脱硫脱氮工艺流程简图。 说 明 书CN 102989272 A 3/3页 5 具体实施方式 0026 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明： 0027 装置如图所示：原烟道气首先与净烟道气进行换热，进入一级洗脱塔，控制碱液 pH值在89。
16、，塔内温度在40以下，在这里烟道气中可溶性的SO 2 /NO X 被碱液吸收下来， 净烟道气与原烟道气换热后排放；洗脱下来的污染物在液相中，进行废液调节池，与COD有 机废水充分调质后，进入二级生物硫化塔，控制塔内厌氧环境，pH值在57，温度在25 40，其中的硫酸盐在硫酸盐还原菌作用下转化为硫化物；然后进入三级同步脱硫脱氮塔， 控制塔内厌氧环境，pH值在78，温度在2540，硫化物与硝酸盐在脱氮硫杆菌作用 下，将硫化物转化成单质硫，硝酸盐转化成氮气；富含单质硫的液体经过硫泥沉降池和硫分 离器，将单质硫从液相中分离出来，剩余的碱性工艺废水回到一级洗脱塔进行再利用。 0028 按照本发明的装置的。
17、使用实施例如下： 0029 实施例1：烟道气经换热后进入洗脱塔，在中停留时间2-3秒内，将气相中的污染 物质SO 2 /NO X 洗脱下来，使得净化处理后气体达标排放（SO 2 /NO X 100mg/Nm 3 ）。洗脱下来的 废液进入调节池中，同时加入COD有机废水，均质后进入生物硫化塔，以硫酸盐还原菌为主 体的微生物在pH值56，温度2530的厌氧环境下，将液相中的SO 4 2- /SO 3 2- 转化为S 2- / HS - 。其后以硫化物为主的废水进入生物脱硫氮塔，以脱氮硫杆菌为主体的微生物在pH值 78，温度2530的厌氧环境下，将脱硫化物转化为单质硫，而氮则变为氮气排出。存在 于液。
18、相中的单质硫通过斜板沉降、固液分离等方法分离出来。 0030 实施例2：烟道气经换热后进入洗脱塔，在中停留时间23秒内，将气相中的污染 物质SO 2 /NO X 洗脱下来，使得净化处理后气体达标排放（SO 2 /NO X 100mg/Nm 3 ）。洗脱下来的 废液进入调节池中，同时加入COD有机废水，均质后进入生物硫化塔，以硫酸盐还原菌为主 体的微生物在pH值67，温度3540的厌氧环境下，将液相中的SO 4 2- /SO 3 2- 转化为S 2- / HS - 。其后以硫化物为主的废水进入生物脱硫氮塔，以脱氮硫杆菌为主体的微生物在pH值 6.57.5，温度3540的厌氧环境下，将脱硫化物转化。
19、为单质硫，而氮则变为氮气排出。 存在于液相中的单质硫通过斜板沉降、固液分离等方法分离出来。 0031 实施例3：烟道气经换热后进入洗脱塔，在中停留时间23秒内，将气相中的污染 物质SO 2 /NO X 洗脱下来，使得净化处理后气体达标排放（SO 2 /NO X 100mg/Nm 3 ）。洗脱下来的 废液进入调节池中，同时加入COD有机废水，均质后进入生物硫化塔，以硫酸盐还原菌为主 体的微生物在pH值57，温度3035的厌氧环境下，将液相中的SO 4 2- /SO 3 2- 转化为S 2- / HS - 。其后以硫化物为主的废水进入生物脱硫氮塔，以脱氮硫杆菌为主体的微生物在pH值 67，温度30。
20、35的厌氧环境下，将脱硫化物转化为单质硫，而氮则变为氮气排出。存在 于液相中的单质硫通过斜板沉降、固液分离等方法分离出来。 0032 本发明烟道气生物法同步脱除二氧化硫和氮氧化物的方法及装置，本领域技术人 员可通过借鉴本文内容，适当改变工艺参数、结构设计等环节实现。本发明的系统已通过不 同的实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本 文所述的系统进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有 相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精 神、范围和内容中。 说 明 书CN 102989272 A 1/1页 6 说 明 书 附 图CN 102989272 A 。