專利名稱：一種利用電極生物膜凈化煙氣中氮氧化物的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于環(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。
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(NOx)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 ?！丁笆濉惫?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(hù)部通報(bào)，2011年I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、NOx排放法規(guī)的逐漸嚴(yán)格和NOx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(jì)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(jì)實(shí)用的催化還原劑，以改進(jìn)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(jì)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(diǎn)，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(jìn)行了大量研究工作，發(fā)現(xiàn)在電催化下，微生物能同時(shí)利用有機(jī)物和電解產(chǎn)氫作為電子供體，加強(qiáng)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(dú)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(jìn)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3(T60°C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(shí)對氮氧化物的去除可達(dá)到較高的效率，然而隨著時(shí)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(shí)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(fù)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(fù)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(shí)還原氮氧化物絡(luò)合吸收物中的Fe (II) EDTA-NO和Fe (III) EDTA,實(shí)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(jìn)行序批式還原，無法實(shí)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(jìn)一步加強(qiáng)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)容本實(shí)用新型針對現(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。本實(shí)用新型包括煙氣吸收塔、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(jì)。煙氣吸收塔的氣體進(jìn)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(jìn)口接流量計(jì)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(jìn)口 ；電極生物膜反應(yīng)器主體的出口接儲液槽4的進(jìn)口，儲液槽的出口通過泵接流量計(jì)的另一端；直流電源的正極、負(fù)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(jī)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(gè)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 一 10 :1。所述的電極生物膜反應(yīng)器主體由有機(jī)玻璃制成，包括陽極區(qū)和陰極區(qū)，且用套筒隔開；陽極區(qū)包括I根陽極，陽極材料為石墨；陰極區(qū)包括4 一 8根陰極，陰極均勻環(huán)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(dǎo)電粒子，陰極周圍填料的填充體積電極生物膜反應(yīng)器主體有效體積電極生物膜反應(yīng)器主體總體積的比為1:1 一1.2:1.8 — 2. 2 ；所述的液體循環(huán)系統(tǒng)包括依次串聯(lián)的儲液槽、泵、流量計(jì)；煙氣吸收塔的液體進(jìn)口設(shè)置有循環(huán)液噴頭。本實(shí)用新型有益效果如下本實(shí)用新型提供的裝置能源利用率高，經(jīng)濟(jì)成本低，占地??；能處理的一氧化氮濃度高達(dá)3000 ppm，平均去除效率可達(dá)到85 95%。

圖I為本實(shí)用新型流程示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖I所示，本實(shí)用新型包括煙氣吸收塔I、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3、電極生物膜反應(yīng)器主體2 ;液體循環(huán)系統(tǒng)包括儲液槽4、泵5、流量計(jì)6。煙氣吸收塔I的氣體進(jìn)口接配氣系統(tǒng)7，氣體出口接氣體分析儀8，煙氣吸收塔I的液體進(jìn)口接流量計(jì)6的一端，液體出口通過閥門接電極生物膜反應(yīng)器主體2的進(jìn)口 ；電極生物膜反應(yīng)器主體2的出口接儲液槽4的進(jìn)口，儲液槽4的出口通過泵5接流量計(jì)6的另一端；直流電源3的正極、負(fù)極分別與電極生物膜反應(yīng)器主體2上端的陽極、陰極相連接。所述的煙氣吸收塔I由有機(jī)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(gè)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。所述的電極生物膜反應(yīng)器主體2由有機(jī)玻璃制成，包括陽極區(qū)和陰極區(qū)，且用套筒隔開；陽極區(qū)包括I根陽極，陽極材料為石墨；陰極區(qū)包括4 - 8根陰極，陰極均勻環(huán)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(dǎo)電粒子，陰極周圍填料的填充體積電極生物膜反應(yīng)器主體有效體積電極生物膜反應(yīng)器主體總體積的比為1:1 - I. 2 1. 8 - 2. 2 ；所述的液體循環(huán)系統(tǒng)包括依次串聯(lián)的儲液槽4、泵5、流量計(jì)6 ;煙氣吸收塔I的液體進(jìn)口設(shè)置有循環(huán)液噴頭。
權(quán)利要求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(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(jì)； 煙氣吸收塔的氣體進(jìn)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(jìn)口接流量計(jì)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(jìn)口 ；電極生物膜反應(yīng)器主體的出口接儲液槽的進(jìn)口，儲液槽的出口通過泵接流量計(jì)的另一端；直流電源的正極、負(fù)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(jī)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(gè)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 ； 所述的電極生物膜反應(yīng)器主體由有機(jī)玻璃制成，包括陽極區(qū)和陰極區(qū)，且用套筒隔開；陽極區(qū)包括I根陽極，陽極材料為石墨；陰極區(qū)包括4 - 8根陰極，陰極均勻環(huán)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(dǎo)電粒子，陰極周圍填料的填充體積電極生物膜反應(yīng)器主體有效體積電極生物膜反應(yīng)器主體總體積的比為1:1 一 I. 2 :I. 8 - 2. 2 ； 所述的液體循環(huán)系統(tǒng)包括依次串聯(lián)的儲液槽、泵、流量計(jì)；煙氣吸收塔的液體進(jìn)口設(shè)置有循環(huán)液噴頭。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種利用電極生物膜凈化煙氣中氮氧化物的裝置，現(xiàn)有裝置中微生物還原速率受限，導(dǎo)致去除效率下降。本實(shí)用新型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(jì)。煙氣吸收塔的氣體進(jìn)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(jìn)口接流量計(jì)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(jìn)口；電極生物膜反應(yīng)器主體的出口接儲液槽4的進(jìn)口，儲液槽的出口通過泵接流量計(jì)的另一端；直流電源的正極、負(fù)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。本實(shí)用新型能源利用率高，經(jīng)濟(jì)成本低，占地小。
文檔編號B01D53/56GK202538639SQ20122007921
公開日2012年11月21日 申請日期2012年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月6日
發(fā)明者周婭, 李偉, 糜徐紅, 高琳 申請人:浙江大學(xué)