[发明专利]一种络合吸收结合好氧反硝化烟气脱硝工艺

说明书

技术领域

本发明属于烟气净化技术领域，涉及一种络合吸收结合好氧反硝化烟气脱硝工艺。

背景技术

NO_x包括N₂O,NO,NO₂,N₂O₃,N₂O₄,N₂O₅，主要来源于火山爆发、雷电、细菌活动等自然源及工业、交通运输、化石燃料燃烧等人为活动的人为源，NO_x能与碳氢化合物形成光化学烟雾，产生酸雨、酸雾，损害植被、危害人类健康，同时NO_x还会破坏臭氧层。鉴于此，采取一定措施减少或消除NO_x的排放十分重要。

工业上应用较多的烟气脱硝技术是选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原法(SNCR)，但催化剂易失活、设备投资大、运行成本较高、产生二次污染等问题使其在烟气脱硝中的应用难度增加。因此，开发一种经济环保的烟气脱硝技术尤为迫切。作为一种新型的烟气脱硝方法，微生物烟气脱硝技术以其设备简单、投资运行成本低、环境污染小等优点逐渐得到人们的关注。

随燃煤烟气排放的NO_x中NO约占95％，而NO难溶于水，无法进入到液相介质中被微生物转化利用，而且微生物表面的吸附能力又很差，使得NO实际脱除效率很低，因此完全采用微生物技术脱除NO_x存在较大的限制。上世纪80年代发展起来的络合吸收结合生物转化去除NO_x技术(即BioDeNO_x工艺)，将化学吸收剂(Fe^II(EDTA)等)络合吸收和生物反硝化技术进行有机的结合，不仅强化了气液传质，增加NO在液相中的溶解度，而且能够在微生物的作用下再生络合吸收剂从而实现络合剂的循环利用。虽然BioDeNO_x技术很好的解决了NO的气液传质问题，但实际燃煤烟气中含有3％-8％的O₂，很容易将该工艺广泛使用的Fe^II络合剂氧化为Fe^III从而失去络合能力，而且O₂的存在会影响传统厌氧/兼氧反硝化菌的反硝化性能。氧气干扰问题的解决可从该工艺中的络合吸收和微生物还原两过程出发来考虑。

首先，研究者就耐氧脱硝络合剂的筛选问题做了大量研究。龙、辛等人(环境科学,2005,26(1):20-23.华东电力,2010,38(3):408-413.化学工程,2011,39(6):8-11.)研究发现钴络合剂能够在氧气存在条件下络合并去除NO，去除机理包括以下过程：含有NO和O₂的废气通过钴络合剂后，NO和O₂被钴络合剂络合吸收，形成络合NO和络合O₂，具有强氧化性的双核双氧桥式配合物络合O₂将络合NO氧化成NO₂，NO₂溶解于水生成NO₃^-和NO₂^-。另外申请号为200910216259.9、01105698.3、01105004.7、02110646.0、201210167859.2的中国专利中均有提到利用钴络合剂进行废气脱硝，上述专利脱硝产物都是溶解在水中NO₃^-和NO₂^-，脱硝废水的排放存在二次污染的风险。

另一方面，上世纪80年代，Robertson(Archives of Microbiology,1984,139(4):351-354.Applied and Environmental Microbiology,1988,54(11):2812-2818.)等人研究兼养微生物Thiosphaera pantotropha(泛养硫球菌，现更名为脱氮副球菌Paracoccus denitrificans)时发现，它能同时利用硝酸盐和O₂作为最终电子受体进行协同呼吸，并把此现象定义为好氧反硝化。

由于络合脱硝的吸收过程中氧气会溶解在吸收液中，好氧反硝化菌的这一能在氧气存在条件下进行反硝化的特性能够避免溶解氧对脱硝产生的NO₃^-和NO₂^-反硝化过程的影响，因此好氧反硝化菌在络合吸收结合反硝化烟气脱硝工艺中显示出它的优势。