一种清洁的烟气生物脱硫脱硝方法及装置

摘要

本发明属于环境生物技术领域，具体地，本发明涉及一种清洁的烟气生物脱硫脱硝方法及装置。本发明通过反硝化、硫酸盐还原、产甲烷、硫氧化产单质硫四个生物反应和硫化物吹脱/硫化氢吸收组合，将烟气中硫氧化物收集并直接转化为高纯度的硫磺，氮氧化物转化为氮气，且吸收液再生，节约碱和水的消耗量。另外，处理过程不产生固体废弃物和废水，不产生二次污染。

权利要求

1.一种清洁烟气生物脱硫脱硝方法，包括以下步骤：

(1)烟气生物脱硫联产单质硫：

(1-1)以弱碱液吸收烟气中的硫氧化物和氮氧化物，形成酸性吸收富液；

(1-2)向步骤(1-1)的酸性吸收富液中补加有机物，形成酸性混合液，利用酸性混合液酸化，硫化物被吹脱转化为硫化氢；

(1-3)吹脱产生的硫化氢气体被碱液吸收，产生的含硫化物富液通过生物硫氧化反应转化为单质硫；

(2)反硝化联合硫酸盐还原：

(2-1)向经过步骤(1-2)吹脱硫化氢后的吸收富液中补充碳源，通过兼氧反硝化反应，将吸收富液中硝态氮还原为氮气；

(2-2)经过步骤(2-1)脱硝后的吸收富液通过厌氧硫酸盐还原反应，将其中的硫酸盐和亚硫酸盐还原为硫化物；

(2-3)使步骤(2-2)硫酸盐还原后的废水通过厌氧产甲烷反应，将剩余的有机物转化为甲烷；

(2-4)经步骤(2-3)厌氧产甲烷反应后的废水进行好氧反应，去除碳源。

2.根据权利要求1所述的清洁烟气生物脱硫脱硝方法，其特征在于，所述步骤(2-1)制得的氮气进入气体收集与处理系统，经净化加压后用于步骤(1-2)硫化氢吹脱与步骤(1-3)硫化氢吸收之间的惰性循环载气。

3.根据权利要求1所述的清洁烟气生物脱硫脱硝方法，其特征在于，所述步骤(2-2)厌氧硫酸盐还原反应后含硫化物的废水回流步骤(1-2)参与硫化氢转化。

4.根据权利要求1所述的清洁烟气生物脱硫脱硝方法，其特征在于，所述(2-4)好氧反应后的废水进入缓冲池用作步骤(1-1)中的弱碱液，吸收烟气中的硫氧化物和氮氧化物。

5.根据权利要求1所述的清洁烟气生物脱硫脱硝方法，其特征在于，步骤(1-1)所述弱碱液为0.2～0.5M的NaHCO3溶液。

6.根据权利要求1所述的清洁烟气生物脱硫脱硝方法，其特征在于，所述步骤(1-1)通过控制气液比，使酸性吸收富液的pH值降至4.0～5.0。

7.根据权利要求1所述的清洁烟气生物脱硫脱硝方法，其特征在于，步骤(1-2)补加的有机物为乙醇、乳酸或乳酸盐、或葡萄糖中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的清洁烟气生物脱硫脱硝方法，其特征在于，步骤(2-1)所述碳源为乙醇、乳酸或乳酸盐、以及葡萄糖中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的清洁烟气生物脱硫脱硝方法，其特征在于，步骤(2-4)所述好氧反应的pH值为7.0～7.5。

10.一种基于权利要求1所述的清洁烟气生物脱硫脱硝方法的装置，其特征在于，包括烟气生物脱硫联产单质硫系统与反硝化联合硫酸盐还原系统；

所述烟气生物脱硫联产单质硫系统包括烟气吸收塔(1)、混料罐(2)、硫化物吹脱塔(7)、硫化氢吸收塔(8)以及生物硫氧化反应器(9)；

所述反硝化联合硫酸盐还原系统包括兼氧反硝化反应器(3)、厌氧硫酸盐还原反应器(4)、厌氧产甲烷反应器(5)以及好氧曝气池(6)；

所述烟气吸收塔(1)顺次连接混料罐(2)、硫化物吹脱塔(7)、硫化氢吸收塔(8)以及生物硫氧化反应器(9)；

所述兼氧反硝化反应器(3)与硫化物吹脱塔(7)连接，并顺次连接厌氧硫酸盐还原反应器(4)、厌氧产甲烷反应器(5)以及好氧曝气池(6)。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，硫化物吹脱塔(7)与硫化氢吸收塔(8)之间设有气体流通回路；所述兼氧反硝化反应器(3)进一步连接有气体收集与处理系统(12)，所述气体收集与处理系统(12)连通于硫化物吹脱塔(7)与硫化氢吸收塔(8)之间的气体流通回路。

12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述厌氧硫酸盐还原反应器(4)与混料罐(2)相连。

13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述好氧曝气池(6)通过缓冲池(14)与烟气吸收塔(1)相连。

14.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述生物硫氧化反应器(9)还进一步顺次连接硫磺沉淀池(10)与硫磺离心机(11)。

说明书

一种清洁的烟气生物脱硫脱硝方法及装置

技术领域

[0001] 本发明属于环境生物技术领域，具体地，本发明涉及一种清洁的烟气生物脱硫脱硝方法及装置。

背景技术

[0002] 煤炭等燃料燃烧产生的烟气中含有大量硫氧化物和氮氧化物，这些氧化物是大气主要污染物。国家已将烟气硫氧化物和氮氧化物列为大气污染控制的主要监控指标。目前，人们已提出了多种烟气脱硫脱硝方法，部分方法已实现了工业化应用。然而，这些方法仍存在着严重的二次污染问题，产生大量的难处理废液和废固，如高含硫酸盐废水和硫酸钙固体等。在实际生产中，由于处理成本高或不能处理，这些废弃物往往仅采用的堆放和填埋等简单的处理方法处置。大气污染亟待开发一种清洁无二次污染的烟气脱硫脱硝工艺。

[0003] 由于烟气中硫氧化物容易与水反应生成硫酸，见反应式1-2，所以烟气脱硫常采用水洗、碱洗等方法，其中石灰石-石膏法是烟气硫氧化物脱除的最成熟、应用最广泛的方法。石灰石-石膏法的原理是利用石灰石与硫氧化物生成的硫酸和亚硫酸反应生成的固体硫酸钙(石膏)，见反应式3。钙盐法烟气脱硫生成的脱硫石膏为硫酸钙水合物，与天然石膏性质存在显著差异，再利用难度较大，成本高，大多数情况以堆放方式处置。

[0004] SO2+H2O→H2SO3  (1)

[0005] SO3+H2O→H2SO4  (2)

[0006]

[0007] 石灰石-石膏法以石灰浆吸收硫氧化物，极易结垢堵塞，影响设备的连续运行。为克服这一问题，以钠碱双碱法为代表的双碱法被发展起来。钠碱双碱法以NaOH或Na2CO3溶液吸收烟气中的SOx，然后再以石灰石或石灰处理吸收液再生NaOH或Na2CO3，见公式4和5。虽然，钠碱双碱法为代表的双碱法解决了石灰石-石膏法结垢的问题，但仍然产生了大量的半水合硫酸钙，还需要经处理才能制得石膏，固体废弃物处理成本更高。烟气脱硫产生大量脱硫石膏问题仍未解决。

[0008]

[0009]

[0010] 研究表明，解决脱硫石膏难处理的最有效途径是通过生物反应将硫酸盐和亚硫酸盐转化为单质硫并回收，原理是硫酸盐和亚硫酸盐先被硫酸盐还原菌还原为硫化物，再被硫氧化菌氧化为单质硫，见公式6和7。

[0011]

[0012] 2HS-+O2→2S0+OH-  (7)

[0013] 基于上述原理，烟气生物脱硫方法被发展起来，首先利用有机废水吸收硫氧化物，将硫氧化物转化为硫酸盐和亚硫酸盐，在厌氧反应器内通过微生物的硫酸盐还原作用将硫酸盐和亚硫酸盐还原为硫化物，含硫化物的出水进入好氧反应器内，被硫氧化菌氧化为单质硫(CN 2010105553188、CN200510076816)。然而，上述烟气生物脱硫工艺过程存在两个显著问题：一、高含硫酸盐废水属最难处理废水之一，是废水处理领域研究热点，硫酸盐还原产生的硫化物对厌氧消化有强烈抑制作用，将烟气中硫氧化物吸收入废水中，增加了废水的处理难度和成本。如中国专利CN201220477214和CN201110133900针对高硫酸盐废水难处理的问题提出了解决方法。并且，由于废水中硫酸盐含量的限制，烟气硫氧化物吸收的气液比较低，吸收剂用量大，能耗高。二、废水处理体系中含有大量的有机物，好氧硫氧化过程中不仅产生单质硫，而且产生大量污泥，形成了硫磺和污泥混合物，硫磺含量低，回收成本。例如中国专利CN200910077456提出了卤代烃、烷基或芳基二硫化物、或烷基萘与液体石油烃萃取硫磺的方法，然而，该方法不仅存在着成本高的问题，而且会产生难处理的含有机溶剂的废水。由于硫磺经济价值较低，所以低硫磺含量的硫磺污泥混合物不具有回收价值。因此，现有的烟气生物脱硫方法不能实现经济有效的硫磺回收。

[0014] 此外，烟气生物脱硫与硫酸盐废水处理显著不同，烟气污染物为气态硫氧化物，不含有机物。理想状态下，烟气生物脱硫应将硫氧化物转化为单质硫，不产生任何废水和废气。由于硫酸盐还原菌需要电子供体完成硫酸盐还原反应，所以烟气生物脱硫要外加有机物，但有机物的种类和数量是可选择、可控的。烟气生物脱硫的吸收液应可再生并可以循环利用，从而减少烟气生物脱硫的耗水量，避免废水排放，避免产生二次污染，烟气生物脱硫与硫酸盐废水处理的不同之处还在于，吸收液中会含有硝态氮，而硫酸盐废水含铵态氮。

[0015] 烟气生物脱硫过程中，硫氧化物吸收的同时，氮氧化物也会被吸收，可以实现烟气生物同步脱硫脱硝。由此形成含硫酸盐和硝态氮的吸收液，厌氧反硝化和硫酸盐还原作用存在底物竞争关系。烟气生物脱硫工艺需要考虑硫酸盐和硝态氮的协同处理，通过工艺设计可以解决反硝化和硫酸盐还原相互竞争的问题，建立烟气生物同步脱硫脱硝。

发明内容

[0016] 本发明的目的是为了提供一种清洁烟气生物脱硫脱硝工艺，为实现这一技术目标，本发明采用以下的技术方案：

[0017] 本发明的清洁烟气生物脱硫脱硝方法，包括以下步骤：

[0018] (1)烟气生物脱硫联产单质硫：

[0019] (1-1)以弱碱液吸收烟气中的硫氧化物和氮氧化物，形成酸性吸收富液；

[0020] (1-2)向步骤(1-1)的酸性吸收富液中补加有机物，形成酸性混合液，利用酸性混合液酸化，硫化物被吹脱转化为硫化氢；

[0021] (1-3)吹脱产生的硫化氢气体被碱液吸收，产生的含硫化物富液通过生物硫氧化反应转化为单质硫；

[0022] (2)反硝化联合硫酸盐还原：

[0023] (2-1)向经过步骤(1-2)吹脱硫化氢后的吸收富液中补充碳源，通过兼氧反硝化反应，将吸收富液中硝态氮还原为氮气；

[0024] (2-2)经过步骤(2-1)脱硝后的吸收富液通过厌氧硫酸盐还原反应，将其中的硫酸盐和亚硫酸盐还原为硫化物；

[0025] (2-3)使步骤(2-2)硫酸盐还原后的废水通过厌氧产甲烷反应，将剩余的有机物转化为甲烷；

[0026] (2-4)经步骤(2-3)厌氧产甲烷反应后的废水进行好氧反应，去除碳源。

[0027] 具体地，本发明所述的清洁烟气生物脱硫脱硝方法，包括以下步骤：

[0028] (1)烟气生物脱硫联产单质硫：

[0029] (1-1)以弱碱液吸收烟气中的硫氧化物和氮氧化物，形成酸性吸收富液；

[0030] (1-2)向步骤(1-1)的酸性吸收富液中补加有机物，形成酸性混合液，酸性混合液进入硫化物吹脱塔，利用酸性混合液酸化，硫化物被吹脱转化为硫化氢；

[0031] (1-3)吹脱产生的硫化氢气体被含纯碱液的硫化氢吸收塔吸收，产生的含硫化物富液送入生物硫氧化反应器中转化为单质硫；

[0032] (2)反硝化联合硫酸盐还原：

[0033] (2-1)经过步骤(1-2)吹脱硫化氢后的吸收富液进入兼氧反硝化反应器内，补充碳源，将吸收富液中硝态氮还原为氮气；

[0034] (2-2)经过步骤(2-1)脱硝后的吸收富液进入厌氧硫酸盐还原反应器，将硫酸盐和亚硫酸盐还原为硫化物；

[0035] (2-3)使步骤(2-2)硫酸盐还原后的废水进入厌氧产甲烷反应器处理，将剩余的有机物转化为甲烷；

[0036] (2-4)经步骤(2-3)厌氧产甲烷反应后的废水进入好氧曝气池，去除碳源。

[0037] 本发明以弱碱液吸收烟气中的硫氧化物和氮氧化物，形成酸性吸收富液。为吸收富液中补加适量的有机物，先将吸收富液中硝态氮转化为氮气，再将其中的硫酸盐还原为硫化物。利用酸性吸收富液酸化，将硫化物转化为硫化氢，采用气体吹脱的方法将转化的硫化氢转移至气相，用纯碱液将硫化氢吸收再转化回硫化物，完成硫化物的分离提纯，使硫化物与有机物分离。提纯后的硫化物被化能自养生物硫氧化菌转化为单质硫，经沉淀离心得到生物硫磺。由于硫化物不含杂质，所以回收硫磺纯度高，不经处理即可达到商品硫磺的要求。吸收富液经反硝化和硫酸盐还原处理，氮氧化物和硫氧化物吸收形成的硝态氮和硫酸盐被完全脱除。但是，反硝化作用和硫酸盐还原作用均不能完全降解有机物，因此需要再经过厌氧产甲烷处理将剩余有机物完全降解为甲烷和二氧化碳。反硝化、硫酸盐还原、产甲烷三个反应均会产碱，烟气吸收液可以再生，循环利用，大幅减少烟气生物脱硫脱硝水、碱消耗。

[0038] 根据本发明的清洁烟气生物脱硫脱硝方法，为实现中间产物的循环利用，达到清洁烟气的环保目的，作为优选地，所述步骤(2-1)制得的氮气进入气体收集与处理系统，经净化加压后用于步骤(1-2)硫化氢吹脱与步骤(1-3)硫化氢吸收之间的惰性循环载气。所述步骤(2-2)厌氧硫酸盐还原反应后含硫化物的废水回流步骤(1-2)参与硫化氢转化。所述(2-4)好氧反应后的废水进入缓冲池用作步骤(1-1)中的弱碱液，吸收烟气中的硫氧化物和氮氧化物。

[0039] 根据本发明的清洁烟气生物脱硫脱硝方法，步骤(1-1)所述弱碱液为0.2～0.5M的NaHCO3溶液。

[0040] 所述步骤(1-1)，在吸收硫氧化物和氮氧化物过程中，需通过控制气液比，使酸性吸收富液的pH值降至4.0～5.0。硫氧化物吸收形成硫酸和亚硫酸会降低pH值，控制硫氧化物吸收量使富液的pH值降至4.0～5.0，有利于硫化物吹脱。

[0041] 根据本发明的清洁烟气生物脱硫脱硝方法，步骤(1-2)所述添加的有机物为乙醇、乳酸或乳酸盐、或葡萄糖中的一种或几种。

[0042] 本发明所述步骤(1-3)中的碱液为浓度0.2～0.5M的NaHCO3。步骤(1-3)中生成的单质硫可以进一步经沉淀和离心分离后制成纯度≥99％的成品硫磺。

[0043] 本发明步骤(2-1)所述碳源为乙醇、乳酸或乳酸盐、以及葡萄糖中的一种或几种。

[0044] 本发明步骤(2-4)所述好氧反应的pH值>7.0。硫酸盐还原产生的废水经吹脱后，进入好氧池处理。好氧池的进水含有吹脱残余的硫化物和硫酸盐还原残余的碳源，这些物质氧化产酸会降低好氧池的pH值，需要补碱保持好氧池pH稳定。另外，好氧池出水直接用于烟气中硫氧化物吸收，维持较高pH值有利于吸收。

[0045] 本发明所述生物硫氧化反应、兼氧反硝化反应、厌氧硫酸盐还原反应以及产甲烷反应均使用现有的可以进行上述反应的菌株即可，优选使用市政污水厂的厌氧、兼氧和好氧活性污泥。

[0046] 本提供的基于上述的清洁烟气生物脱硫脱硝方法的装置，包括烟气生物脱硫联产单质硫系统与反硝化联合硫酸盐还原系统；

[0047] 所述烟气生物脱硫联产单质硫系统包括烟气吸收塔1、混料罐2、硫化物吹脱塔7、硫化氢吸收塔8以及生物硫氧化反应器9；

[0048] 所述反硝化联合硫酸盐还原系统包括兼氧反硝化反应器3、厌氧硫酸盐还原反应器4、厌氧产甲烷反应器5以及好氧曝气池6；

[0049] 所述烟气吸收塔1顺次连接混料罐2、硫化物吹脱塔7、硫化氢吸收塔8以及生物硫氧化反应器9；

[0050] 所述兼氧反硝化反应器3与硫化物吹脱塔7，并顺次连接厌氧硫酸盐还原反应器4、厌氧产甲烷反应器5以及好氧曝气池6。

[0051] 根据本发明的清洁烟气生物脱硫脱硝装置，优选地，硫化物吹脱塔7与硫化氢吸收塔8之间设有气体流通回路；所述兼氧反硝化反应器3进一步连接有气体收集与处理系统12，所述连接气体收集与处理系统12连通于硫化物吹脱塔7与硫化氢吸收塔8之间的气体流通回路。

[0052] 进一步优选地，所述厌氧硫酸盐还原反应器4与混料罐2相连。

[0053] 再一步优选地，所述好氧曝气池6通过缓冲池14与烟气吸收塔1相连。

[0054] 本发明所述生物硫氧化反应器9还进一步顺次连接硫磺沉淀池10与硫磺离心机11，用于提纯硫磺。

[0055] 本发明的优点为：与现有技术相比，本发明提供的工艺将烟气中的硫氧化物转化为单质硫，且经简单的物理方法即可得到高纯度单质硫，真正实现了硫磺回收；利用生物反硝化、厌氧硫酸盐还原和产甲烷反应产碱作用，实现吸收液再生和循环利用；烟气中的硫氧化物和氮氧化物被分别转化为单质态硫磺和氮气，并且硫回收率高于90％，彻底解决了烟气脱硫脱硝二次污染问题，实现了清洁烟气生物脱硫脱硝。

附图说明

[0056] 图1为本发明清洁烟气生物脱硫脱硝工艺流程图。

[0057] 图2为对不同硫氧化物浓度模拟烟气的处理结果。

[0058] 图3为对不同硫氧化物和氮氧化物比例模拟烟气的处理结果。

[0059] 图4为真实烟气的处理结果。

[0060] 附图标记

[0061] 1、烟气吸收塔               2、混料罐             3、兼氧反硝化反应器[0062] 4、厌氧硫酸盐还原反应器     5、厌氧产甲烷反应器

[0063] 6、好氧曝气池               7、硫化物吹脱塔       8、硫化氢吸收塔[0064] 9、生物硫氧化反应器         10、硫磺沉淀池        11、硫磺离心机[0065] 12、气体收集与处理系统      13、沼气回收系统      14、缓冲池具体实施方式

[0066] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但发明的实施方式不限于此。

[0067] 实施例1 清洁烟气生物脱硫脱硝工艺流程

[0068] 如图1所示，本发明的清洁烟气生物脱硫脱硝一体化工艺主要由烟气吸收、硫化物吹脱/硫化氢吸收、兼氧反硝化、厌氧硫酸盐还原、厌氧产甲烷、微氧硫氧化产单质硫、硫磺回收和好氧曝气池组成。具体工艺流程如下：

[0069] 1)以0.2～0.5M NaHCO3为吸收液，在吸收塔1中吸收经过脱尘和降温处理的待处理烟气中的硫氧化物和氮氧化物，通过控制气液比，使吸收富液的pH值降至4.0～5.0。

[0070] 2)吸收富液与厌氧硫酸盐还原反应器4回流在混料罐2中混合形成酸性混合液，混合液进入硫化物吹脱塔7，硫化物被吹脱转化为硫化氢，pH升高至5.5～6.0。

[0071] 3)吹脱产生的含硫化氢气体被硫化氢吸收塔8吸收，产生的含硫化物富液送入生物硫氧化反应器9中转化为单质硫。生成的单质硫经沉淀(硫磺沉淀池10)和离心分离(硫磺离心机11)制成纯度≥99％的成品硫磺。离心产生的废液回到生物硫氧化反应器9中。厌氧硫酸盐还原产生的硫化物经硫化物吹脱/硫化氢吸收、化能自养硫氧化菌氧化，最终转化为单质硫。

[0072] 4)经吹脱处理的吸收富液，进入兼氧反硝化反应器3，补充乙醇、乳酸、葡萄糖等碳源，搅拌混合，吸收富液中硝态氮被还原氮气，氮气进入气体收集和处理系统12，净化加压后被用作硫化物吹脱/硫化氢吸收之间的惰性循环载气；所述气体收集和处理系统12，可以包含气柜、过滤装置和加压装置等。

[0073] 5)经过脱硝处理后的吸收富液进入厌氧硫酸盐还原反应器5，硫酸盐和亚硫酸盐被还原为硫化物，含硫化物废液进入厌氧硫酸盐还原反应器的外循环，回至步骤2)。

[0074] 6)由于厌氧硫酸盐还原不能完全降解碳源，厌氧硫酸盐还原出水进入厌氧产甲烷反应器5处理，将剩余的有机物转化为甲烷，生成的甲烷进入沼气回收系统13。

[0075] 7)经过反硝化、厌氧硫酸盐还原和产甲烷反应，吸收富液中的硫酸盐和硝态氮被完全脱除，外加碳源被完全消耗。由于以上三个生物反应均产碱，因此厌氧产甲烷反应器5出水pH值回升至7.0左右。

[0076] 8)经过反硝化、厌氧硫酸盐还原和产甲烷反应处理的循环液进入好氧曝气池6去除可能残留的少量外加碳源，根据需要补加NaHCO3溶液，调整pH值至7.5。

[0077] 9)经好氧曝气处理的循环液完成再生，进入缓冲池14，再次用作烟气吸收液，被泵入烟气吸收塔，进入下次循环。

[0078] 本系统的pH检测点：烟气吸收塔1、硫化物吹脱塔7和硫化氢吸收塔8的吸收富液，兼氧反硝化反应器3和好氧曝气池6内，厌氧硫酸盐还原反应器4和厌氧产甲烷反应器5的出水。

[0079] 本系统的pH调节点为好氧曝气池6。

[0080] 硫氧化物吸收、硫化氢吹脱、硫化氢吸收原理均为酸碱中和，检测好氧曝气池6、烟气吸收塔1、硫化物吹脱塔7和硫化氢吸收塔8的吸收富液四处pH值，不仅可以控制吸收或吹脱，也可以间接计算硫氧化物和硫化氢的吸收或吹脱量。兼氧反硝化反应器3、厌氧硫酸盐还原反应器4、厌氧产甲烷反应器5是本发明的三个主反应，生物活性受pH值影响较大，因此需要在线检测pH值。

[0081] 硫酸盐还原产生的废水经吹脱后，进入好氧池处理。好氧池的进水含有吹脱残余的硫化物和硫酸盐还原残余的碳源，这些物质氧化产酸会降低好氧池的pH值，需要补碱保持好氧池pH稳定。另外，好氧池出水直接用于烟气中硫氧化物吸收，维持较高pH值有利于吸收。因此，将系统的pH调节点设在好氧曝气池。

[0082] 实施例2 本发明对不同硫氧化物浓度模拟烟气的处理效果

[0083] 模拟烟气：SOx浓度(以SO2计)为500、1000、2000、3000、4000mg/Nm3(Stage1～5)。

[0084] 气体流速：1.0Nm3/h。

[0085] 吸收贫液：以0.2M NaHCO3溶液调pH至7.5。

[0086] 硫化氢吸收液：Na2CO3溶液。

[0087] 补充碳源：控制系统根据吸收贫液和富液间的pH值差，自动补加乙醇。

[0088] 生物硫氧化反应器是什么菌种？反硝化菌取自市政污水处理厂反硝化污泥，接种于兼氧反硝化反应器；另取市政污水处理厂厌氧污泥分别接种于厌氧硫酸盐还原反应器和产甲烷反应器。

[0089] 调节气液比，控制吸收富液pH为4.0～5.0。

[0090] 其余实验条件参照实施例1设置。

[0091] 实验结果如附图2所示，模拟烟气经处理SOx脱除率>99％，SOx浓度降至<40mg/Nm3。硫回收率(以单质硫的形式回收比例)>90％。经测定，硫磺纯度>99％。好氧曝气池出水的COD浓度<20mg/m3。经计算，碱平均消耗量(以NaOH计)为43.5g/kg SO2，为理论消耗量的
3.5％。

[0092] 本实施例说明，本发明可高效脱除硫氧化物，绝大部分被转化为单质硫，并且得到有效回收。处理过程产生外排水不仅水量小，而且COD浓度低于排放标准，可直接排放。碱消耗量仅为理论消耗量的3.5％。由此可见，本发明是一种不产生二次污染的、节水、省药剂的清洁烟气脱硫工艺。

[0093] 实施例3本发明对不同硫氧化物和氮氧化物比例模拟烟气的处理效果[0094] 模拟烟气：SOx浓度(以SO2计)2000mg/Nm3，NOx浓度(以NO2计)50、100、200、400mg/Nm3(Stage 1～4)。

[0095] 其他工艺条件与实施例2相同。

[0096] 实验结果如附图3所示。模拟烟气经处理SOx浓度降至<10mg/Nm3，SOx脱除率>99％。由于NOx中包括难溶于水的NO，NOx脱除率较低为50～70％。烟气经生物脱硫脱氮处理后，NOx浓度降至200mg/Nm3以下，氮氧化物被吸收后生成的硝态氮的脱除率为100％。硫回收率、硫磺纯度、外排水COD等指标与实施例2相似，分别为>90％、>98％、<20mg/m3。

[0097] 本实施例说明，本发明在烟气脱硫的同时还具有一定的脱硝能力，虽然NOx脱除率不高，但仍可用于NOx含量较低烟气处理，并实现达标排放。在烟气脱硫脱硝过程中，仍具有不产生二次污染的、节水、省药剂的特性。本发明是一种清洁烟气生物脱硫脱硝工艺。

[0098] 实施例4 以不同碳源为电子供体模拟烟气生物脱硫脱硝的运行效果[0099] 模拟烟气：SOx浓度(以SO2计)2000mg/Nm3，NOx浓度(以NO2计)500mg/Nm3。

[0100] 分别以乙醇、乳酸、乳酸钠、葡萄糖、混合碳源为补加碳源。

[0101] 混合碳源：乙醇：乳酸：葡萄糖＝5:2:1

[0102] 其他工艺条件与实施例2相同。

[0103] 实验结果表明，乙醇、乳酸、乳酸钠、葡萄糖都可以作为烟气生物脱硫脱硝的碳源，见表1。以碳源消耗量为指标，乙醇实验组为每处理1Nm3模拟烟气的消耗量最少。以好氧池进水为指标，混合碳源实验组的出水COD浓度最低。

[0104] 表1 不同碳源的消耗量及好氧池进水COD

[0105]

[0106] 本实施例说明，本发明可以选用乙醇、乳酸、乳酸钠、葡萄糖等其中一种为碳源，也可以使用乙醇、乳酸和葡萄糖组成的混合碳源。乙醇单碳源和混合碳源的效果最好。

[0107] 实施例5 清洁烟气生物脱硫脱硝工艺对真实烟气的处理效果

[0108] 烟气：SOx浓度(以SO2计)1,000～2,000mg/Nm3，NOx浓度(以NO2计)400～500mg/Nm3，已经过降温、除尘处理。

[0109] 混合碳源：乙醇：乳酸：葡萄糖＝5:2:1

[0110] 其他工艺条件与实施例2相同。

[0111] 实验结果如图4所示。处理后烟气SOx浓度<20mg/Nm3，NOx浓度(以NO2计)<180mg/Nm3。SOx和NOx脱除率分别为>95％和>62％。好氧曝气池外排水COD浓度<30mg/L，总氮<10mg/L达到直接排放标准。碱平均消耗量(以NaOH计)为45.2g/kg SO2，为理论消耗量的3.6％。

[0112] 经计算，吸收富液的硫酸盐脱除率>95％，硫回收率>90％，硫磺纯度>95％。吸收富液的硝态氮脱除率为100％。

[0113] 本实施例说明，本发明可以用于实际烟气脱硫脱硝，经处理的烟气达到国家排放标准。更为重要的是，硫氧化物经过一系列生物反应被转化为高纯度单质硫并回收，氮氧化物被转化为氮气。利用生物反应再生吸收液，节省了>95％碱消耗量，减少了药剂和水消耗。处理过程中不产生固体废弃物，产生的废水中COD和总氮浓度低于国家最严格的排放标准。
因此，本发明是一种节水、节碱、无二次污染的清洁烟气生物脱硫脱硝工艺。

[0114] 当然，本发明还可以有多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明的公开做出各种相应的改变和变型，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。