一種煙氣中SO2和Hg同步生化脫除的方法技術

本發明專利技術涉及一種煙氣中SO2和Hg同步生化脫除的方法，屬于工業煙氣治理領域。本發明專利技術將煙氣依次經除塵降溫、硫酸鹽還原菌處理、沉降打撈，使SO2和Hg被同時脫除并資源化回收。本發明專利技術采用生化法同步脫硫和Hg，可以有效降低傳統以鈣法和氨法煙氣脫硫的成本，使操作更加簡便，同時消除了二次污染；且反應過程簡單，實現以廢治廢的同時，也實現了工業爐窯煙氣中硫元素和Hg的協同去除和資源化回收。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種煙氣中SO2和Hg的同步生化脫除的方法，屬于工業煙氣治理領域。
技術介紹
我國工業鍋爐是除燃煤電廠之外的燃煤大戶，在燃煤鍋爐的煙氣中，SO2和Hg是主要成分。煤中的硫、汞等氧化或升華后進入煙氣，其中硫氮氧化燃燒形成二氧化硫、氮氧化物，汞揮發形成化合物及單質汞，對區域環境和人體健康構成嚴重威脅。目前煙氣中氮氧化物處理相對成熟，但關于二氧化硫、汞的協同去除研究仍有較大空間。如今燃煤工業鍋爐煙氣脫硫主要采用鈣法脫硫和氨法脫硫，煙氣中汞的排放，主要利用成熟的除塵、脫硫等技術進行協同減排控制。鈣法脫硫的副產脫硫石膏，因含有重金屬及游離氧化鈣而適用范圍受限，堆置填埋會對土壤環境和地下水環境造成潛在威脅。氨法脫硫的副產硫酸銨中累積有多種重金屬，施用農田會對食品安全和土壤環境造成嚴重威脅。而我國硫資源相對貧缺，硫磺每年進口量過千萬噸，從硫資源利用、環境保護及可持續發展的需要出發，我國的煙氣脫硫應優先選用回收法。對于煙氣中的汞與二氧化硫的協同去除，目前國內外均做了大量的研究。吳忠標、瞿贊等利用臭氧與氧化促進劑的濕法聯合工藝；寧平等采用硫化氨等對工業爐窯中二氧化硫和重金屬的同步脫除，相關研究實現了煙氣中硫汞硝的協同去除，但也存在藥劑與能源消耗較大、工藝復雜等不足，尤其是硫資源不能夠回收。硫酸鹽還原菌是指一類能夠通過異化作用還原硫酸鹽的細菌（sulfatereducingbacteria，SRB）的統稱，其生長雖然緩慢，但有極強的生存能力且分布廣泛。利用硫酸鹽還原菌將煙氣中SO2轉化為還原態硫；采用生化處理出水對煙氣的淋洗，還原態硫與煙氣中SO2、Hg反應生成單質硫、HgS，實現煙氣中SO2和Hg的同步去除。
技術實現思路
本專利技術的目的在于改進現有的煙氣脫硫方法，提供一種利用硫酸鹽還原菌，同步脫除煙氣中SO2和Hg，并回收有用資源的方法。本專利技術通過以下技術方案實現：一種煙氣中SO2和Hg同步生化脫除的方法，按以下步驟進行：（1）利用除塵器對煙氣進行除塵，然后用換熱器回收熱量，使煙氣溫度降至120~165℃除塵器和換熱器均為常規設備；（2）降溫后的煙氣經水淋洗2~5s得淋洗液；（3）淋洗液進入厭氧反應器，厭氧反應器中載有硫酸鹽還原菌（SRB）和碳源（碳源用于為硫酸鹽還原菌提供營養物質），SRB與淋洗液的體積比為5~20%，碳源與淋洗液體積比為20~45%，厭氧反應器溫度維持在15~60℃，pH維持在3~9，淋洗液在反應器中水力停留時間（HRT）為6~10h，使COD/SO32-維持在1.2~6.4，與硫酸鹽還原菌充分接觸反應，淋洗液中亞硫酸根被轉化為H2S、HS-、S2-，反應式如下：反應完成后將淋洗液排出，為生化處理出水；（4）生化處理出水含有還原態硫H2S、HS-、S2-及H+等，用生化處理出水代替步驟（2）中的水用于煙氣淋洗，與SO2和Hg生成硫磺以及HgS沉淀，反應式如下：淋洗液經平流沉淀池，硫磺浮在表面，通過打撈分離出來進行回收；HgS沉淀在底部，通過過濾分離出來，可以用作著色劑，例如顏料、火漆、防腐劑。厭氧反應器可以有以下幾種：厭氧活性污泥、厭氧流化床、厭氧濾池、升流式厭氧污泥層（UASB）、顆粒污泥膨脹床（EGSB）、厭氧生物轉盤等。硫酸鹽還原菌可以有以下幾種：脫硫弧菌屬（Desulfovibrio）、脫硫腸狀菌屬（Desulfotomaculum）、脫硫單胞菌屬（Desulfomonas）、脫硫葉菌屬（Desulfobulbus）、脫硫菌屬（Desulfobacter）、脫硫球菌屬（Desulfococcus）、脫硫線菌屬（Desulfonema）、脫硫八疊球菌屬（Desulfosarcina）、脫硫桿菌屬（Desulfobacterium）和脫硫單胞菌屬（Desulfuromonas）等。碳源為人工配制的培養基，或者利用農作物、食品、發酵、生物制藥廢水等。本專利技術的優點和積極效果是：1、本專利技術采用生化法同步脫除SO2和Hg，可以有效降低傳統以鈣法和氨法煙氣脫硫的成本，使操作更加簡便，同時消除了二次污染；2、本專利技術反應過程簡單，實現以廢治廢，治理煙氣的同時實現硫及Hg的資源化回收；3、可以用于電站鍋爐、工業鍋爐以及生活鍋爐，應用廣泛。附圖說明圖1為本專利技術流程示意圖。具體實施方式下面結合實施例和附圖，對本專利技術進一步說明，下述實施例是說明性的，不是限定性的，以下實施例不限定本專利技術的保護范圍。實施例1如圖1所示，某電廠發電鍋爐煙氣中含SO2：3500mg/m3，Hg：1.2mg/m3。（1）利用除塵器對煙氣進行除塵，然后用換熱器回收熱量，使煙氣溫度降至120℃；（2）用生化處理出水淋洗煙氣（首先用水淋洗啟動反應）5s，SO2和Hg與生化處理出水中S2-和H+等發生反應生成HgS和硫磺，淋洗液中的亞硫酸根濃度=1850mg/L，汞去除效率穩定大于90%；HgS經平流沉淀池沉淀過濾分離，浮在水面的硫磺打撈起來，實現其資源化回收利用；（3）將淋洗液通入到載有硫酸鹽還原菌和碳源的厭氧反應器中，該反應器采用厭氧活性污泥，硫酸鹽還原菌菌種是脫硫弧菌屬的Desulfovibriodesulfuricans種，碳源為人工配制的培養基，包括0.015~0.3％g/mL的(NH4)2SO4，0.01~0.4％g/mL的KH2PO4，0.05％g/mL的MgSO4·7H2O，0.001％g/mL的Ca(NO3)2，0.001~4％g/mL的FeSO4·7H2O（用于提供亞鐵離子）和0.5~1％g/mL的亞硫酸鹽、連二硫酸鹽或連四硫酸鹽（用于提供還原態硫或單質硫），SRB與淋洗液的體積比為5%，碳源與淋洗液體積比為30%，反應器溫度為60℃、pH=3、COD/SO32-=3.5，HRT=6h，淋洗液中亞硫酸根轉化為H2S、HS-、S2-；反應完成后將淋洗液排出，為生化處理出水，循環用于步驟（2）煙氣淋洗。實施例2如圖1所示，某冶鐵工廠的蒸汽鍋爐煙氣中含SO2：2500mg/m3，Hg：1.5mg/m3。（1）利用除塵器對煙氣進行除塵，然后用換熱器回收熱量，使煙氣溫度降至165℃；（2）用生化處理出水淋洗煙氣（首先用水淋洗啟動反應）3s，SO2和Hg與生化處理出水中S2-和H+等發生反應生成HgS和硫磺，淋洗液中的亞硫酸根濃度=2000mg/L，汞去除效率穩定大于80%；HgS經平流沉淀池沉淀過濾分離，浮在水面的硫磺打撈起來，實現其資源化回收利用；（3）將淋洗液通入到載有硫酸鹽還原菌和碳源的厭氧反應器中，該反應器采用顆粒污泥膨脹床（EGSB）結構，硫酸鹽還原菌菌種是脫硫菌屬的Desulfobacterpostgatei種，碳源為農作物廢水，SRB與淋洗液的體積比為10%，碳源與淋洗液體積比為20%，反應器溫度為15℃、pH=6.8、COD/SO32-=1.2，HRT=10h，淋洗液中亞硫酸根轉化為H2S、HS-、S2-；反應完成后將淋洗液排出，為生化處理出水，循環用于步驟（2）煙氣淋洗。實施例3如圖1所示，某玻璃工廠的燃煤鍋爐煙氣中含SO2：2600mg/m3，Hg：1.7mg/m3。（1）利用除塵器對煙氣進行除塵，然后用換熱器回收熱量，使煙氣溫度降至145℃；（2）用生化處理出水淋本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種煙氣中SO2和Hg同步生化脫除的方法，包括以下步驟：（1）利用除塵器對煙氣進行除塵，然后用換熱器回收熱量使煙氣降溫；（2）降溫后的煙氣經水淋洗得淋洗液；（3）淋洗液進入厭氧反應器，厭氧反應器中載有硫酸鹽還原菌和碳源，淋洗液在厭氧反應器中與硫酸鹽還原菌充分接觸反應后排出，為生化處理出水；（4）用生化處理出水代替步驟（2）中的水用于煙氣淋洗，生化處理出水中所含還原態硫和H+與煙氣中的SO2和Hg反應生成硫磺以及HgS沉淀，淋洗液經平流沉淀池，硫磺浮在表面，通過打撈分離出來進行回收，HgS沉淀在底部，通過過濾分離出來。

【技術特征摘要】
1.一種煙氣中SO2和Hg同步生化脫除的方法，包括以下步驟：（1）利用除塵器對煙氣進行除塵，然后用換熱器回收熱量使煙氣降溫；（2）降溫后的煙氣經水淋洗得淋洗液；（3）淋洗液進入厭氧反應器，厭氧反應器中載有硫酸鹽還原菌和碳源，淋洗液在厭氧反應器中與硫酸鹽還原菌充分接觸反應后排出，為生化處理出水；（4）用生化處理出水代替步驟（2）中的水用于煙氣淋洗，生化處理出水中所含還原態硫和H+與煙氣中的SO2和Hg反應生成硫磺以及HgS沉淀，淋洗液經平流沉淀池，硫磺浮在表面，通過打撈分離出來進行回收，HgS沉淀在底部，通過過濾分離出來。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（1）使煙氣溫度降至120~165℃。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（2）淋洗時間為2~5s。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（3）中厭氧反應器為厭氧活性污泥、厭氧流化床、厭氧濾池、升流式...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡學偉，楊磊，姚琪，黃建洪，
申請(專利權)人：昆明理工大學，
類型：發明
國別省市：云南;53