專利名稱：鋼鐵酸洗廢液煙氣脫硫副產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢氣綜合利用處理技術(shù)，尤其涉及一種生化法鋼鐵酸洗廢液煙氣脫硫并副產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法。
背景技術(shù)：
近年來我國二氧化硫年排放量在2000萬噸以上,我國已成為僅次于歐洲和北美的第三大酸雨區(qū)?？刂贫趸蚺欧?，采用先進的煙氣脫硫技術(shù)是保護大氣環(huán)境的緊迫任務(wù)。
目前工業(yè)生產(chǎn)中脫除硫化物的凈化技術(shù)分為濕法工藝和干法工藝兩大脫硫體系。其中，石灰石-石膏濕法脫硫是目前世界上技術(shù)最為成熟、應(yīng)用最多的脫硫工藝，可副產(chǎn)石膏。但根據(jù)目前國情，很難做到脫硫石膏的資源化，還有其他脫硫技術(shù)，副產(chǎn)很多固體和液體產(chǎn)品，但大多產(chǎn)品都處于閑置狀態(tài)，很難實現(xiàn)資源化再利用。因此，研究一種脫硫同時又能實現(xiàn)副產(chǎn)品綜合利用的工藝是本領(lǐng)域研究的重點和方向。目前，聚合硫酸鐵的合成方法主要分為直接氧化法、催化氧化法和生物氧化法。直接氧化法雖然工藝簡單，操作簡便，但存在氧化劑用量大，成本高，氧化劑引入的離子需分離除去，反應(yīng)中產(chǎn)生的有害氣體需專門設(shè)備吸收處理等問題，因而難于在工業(yè)化生產(chǎn)中普及和應(yīng)用。催化氧化法生產(chǎn)工藝簡單易行，反應(yīng)過程溫和，對設(shè)備的要求不高，投資省。不足之處是氧化時間長，催化劑用量較大，產(chǎn)品聚合硫酸鐵的質(zhì)量和鹽基度較低，產(chǎn)生二次污染。生物氧化法所采用的原料來源廣，生產(chǎn)設(shè)備簡單，成本較低；無需高溫高壓和有毒催化齊U，無任何毒副作用。所以，生物氧化法合成聚合硫酸鐵是將來的研究方向。CN1173386A以硫酸亞鐵為吸收劑，以過氧化氫、二氧化氯或氯酸鉀/鈉為氧化劑，以鐵或氮氧化物為催化劑，以氫氧化鈉為調(diào)節(jié)劑，與燃煤煙氣中的硫氧化合物反應(yīng)生成水處理藥劑——聚合硫酸鐵。CN101116792A以含鐵離子溶液為脫硫吸收液，吸收煙氣中的二氧化硫，并以HNO3或NaNO2作催化劑，合成聚合硫酸鐵。上述工藝雖然在脫硫的同時雖然副產(chǎn)聚合硫酸鐵，但使用了強氧化劑，因而增加了操作費用。CN1265934A以金屬加工廢棄物鐵屑或鋁屑為脫硫劑，利用水吸收煙氣中的二氧化硫產(chǎn)生的酸與脫硫劑反應(yīng)生成硫酸亞鐵或硫酸鋁，之后在氧化塔中經(jīng)空氣氧化制得聚合硫酸鐵或聚合硫酸鋁。生產(chǎn)出附加值較高的聚合硫酸鐵絮凝劑，較好的解決了原有技術(shù)中副產(chǎn)品附加值較低的問題，但為保證脫硫吸收液中亞硫酸能被完全氧化，需在脫硫塔后單獨
設(shè)置氧化塔。CN200810242583. 3公開了一種微生物催化合成聚合硫酸鐵的方法，以硫酸亞鐵、水為主要原料，通過氧化亞鐵硫桿菌的催化作用，在常溫常壓下好氧培養(yǎng)2-4天，經(jīng)氧化、水解和聚合等過程制得聚合硫酸鐵溶液，經(jīng)3-4周的靜置熟化后過濾得到產(chǎn)品。上述方法采用硫酸亞鐵為原料，加入硫酸調(diào)節(jié)PH值，生產(chǎn)成本較高
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鋼鐵酸洗廢液進行煙氣脫硫并生化法副產(chǎn)聚合硫酸鐵的工藝，該工藝利用工業(yè)廢液做吸收劑，降低脫硫費用，實現(xiàn)廢物的綜合利用，同時利用生化法制得副產(chǎn)品聚合硫酸鐵，實現(xiàn)以廢治廢，變廢為寶，綜合利用的目的，使脫硫變成具有經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的工藝過程。本發(fā)明鋼鐵酸洗廢液煙氣脫硫副產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法包括如下過程以鋼鐵酸洗廢液為煙氣脫硫吸收劑，吸收塔中裝填填料，填料采用氧化亞鐵硫桿菌培養(yǎng)掛膜，鋼鐵酸洗廢液從吸收塔上部噴淋到生物填料塔中，鋼鐵酸洗廢液中的Fe2+在生物膜中的氧化亞鐵硫桿菌氧化作用下，轉(zhuǎn)變成Fe3+，含有二氧化硫的煙氣在通過生物填料塔時，吸收溶解在鋼鐵酸洗廢液中，形成亞硫酸，亞硫酸在Fe3+的催化氧化作用下，轉(zhuǎn)化成硫酸，上述反應(yīng)后產(chǎn)物經(jīng)水解和聚合反應(yīng)制得液體聚合硫酸鐵。本發(fā)明方法中，鋼鐵酸洗廢液來自于鋼鐵廠或機械廠的鋼鐵表面酸洗過程中產(chǎn)生的廢液。 本發(fā)明方法中，吸收塔中的填料可以是沸石、活性炭、生物陶粒等，如采用天然斜 發(fā)沸石顆粒填料，天然斜發(fā)沸石顆粒填料的粒徑為f 3mm，比表面積為20(T300m2/g。本發(fā)明方法中，填料表面生物掛膜采用氧化亞鐵硫桿菌培養(yǎng)掛膜，其中氧化亞鐵硫桿菌命名為LX5,分類號硫桿菌屬Thiobacillus ferrooxidans,中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心保存，保藏日期為2002年3月13日，保藏登記號為CGMCCNO. 0727 ;該細菌特征為形態(tài)為短桿狀，O. 3 O. 5X1. (Tl. 5um，革蘭氏陰性菌，最適溫度為3(T35°C，最適pH 2 3，好氧、嗜酸、專性化能自養(yǎng)菌，它可耐受濃度為1000 5000mg C/kg的水溶性有機物。本發(fā)明方法中，氧化亞鐵硫桿菌采用9K培養(yǎng)基，按109Γ30% (體積)的最佳接種量接種，調(diào)節(jié)PH值為I. 5 3，溫度2(T30°C的恒溫振蕩箱振蕩培養(yǎng)，多次接種培養(yǎng)直到氧化亞鐵硫桿菌達到最佳的活性狀態(tài)。本發(fā)明方法中，鋼鐵酸洗廢液以噴淋形式從塔上部進入填料床體，煙氣從填料塔下部進入填料塔，填料塔中氣體的停留時間為5 30s，吸收液(鋼鐵酸洗廢液)的水力停留時間為3飛d，反應(yīng)在常溫常壓下進行。一般不需要補充空氣，也可以根據(jù)反應(yīng)效果適當(dāng)補充空氣。本發(fā)明方法中，水解和聚合反應(yīng)可以在吸收塔中進行，也可以排出吸收塔后進行。副產(chǎn)的聚合硫酸鐵為液態(tài)，可以設(shè)置干燥程序，得到固體聚合硫酸鐵產(chǎn)品。本發(fā)明方法中，填料掛膜方法采用密閉循環(huán)法。本發(fā)明方法的優(yōu)點和有益效果采用氧化亞鐵硫桿菌培養(yǎng)掛膜，鋼鐵酸洗廢液在噴淋到填料塔時，廢液中的硫酸亞鐵被氧化亞鐵硫桿菌氧化，轉(zhuǎn)變成硫酸鐵，廢氣中的二氧化硫吸收溶解在吸收液中后，在鐵離子的氧化作用下從煙氣中脫除，轉(zhuǎn)變成硫酸，此過程是在氧化亞鐵硫桿菌氧化作用下實現(xiàn)的，與其它工藝相比，該工藝是在常溫常壓下進行的，工藝簡單，吸收液采用工業(yè)廢液，實現(xiàn)了廢物綜合利用，費用低廉。脫硫反應(yīng)的化學(xué)計量方程式為
權(quán)利要求
1.一種鋼鐵酸洗廢液煙氣脫硫副產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法，其特征在于包括如下過程以鋼鐵酸洗廢液為煙氣脫硫吸收劑，吸收塔中裝填填料，填料采用氧化亞鐵硫桿菌培養(yǎng)掛膜，鋼鐵酸洗廢液從吸收塔上部噴淋到生物填料塔中，鋼鐵酸洗廢液中的Fe2+在生物膜中的氧化亞鐵硫桿菌氧化作用下，轉(zhuǎn)變成Fe3+，含有二氧化硫的煙氣在通過生物填料塔時，吸收溶解在鋼鐵酸洗廢液中，形成亞硫酸，亞硫酸在Fe3+的催化氧化作用下，轉(zhuǎn)化成硫酸，上述反應(yīng)后產(chǎn)物經(jīng)水解和聚合反應(yīng)制得液體聚合硫酸鐵。
2.按照權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于鋼鐵酸洗廢液來自于鋼鐵廠或機械廠的鋼鐵表面酸洗過程中產(chǎn)生的廢液。
3.按照權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于吸收塔中的填料是沸石、活性炭或生物陶粒。
4.按照權(quán)利要求I或3所述的方法，其特征在于填料是天然斜發(fā)沸石顆粒填料，天然斜發(fā)沸石顆粒填料的粒徑為廣3mm，比表面積為20(T300m2/g。
5.按照權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于填料表面生物掛膜采用氧化亞鐵硫桿菌培養(yǎng)掛膜，其中氧化亞鐵硫桿菌命名為LX5,分類號硫桿菌屬Thiobacillusferrooxidans,中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心保存,保藏日期為2002年3月13日，保藏登記號為CGMCC NO. 0727。
6.按照權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于鋼鐵酸洗廢液以噴淋形式從塔上部進入填料床體，煙氣從填料塔下部進入填料塔。
7.按照權(quán)利要求I或6所述的方法，其特征在于填料塔中氣體的停留時間為5 30s，吸收液的水力停留時間為3飛d，反應(yīng)在常溫常壓下進行。
8.按照權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于水解和聚合反應(yīng)在吸收塔中進行，或者排出吸收塔后進行。
9.按照權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于設(shè)置干燥程序，將液態(tài)的副產(chǎn)的聚合硫酸鐵干燥得到固體聚合硫酸鐵產(chǎn)品。
10.按照權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于填料掛膜方法采用密閉循環(huán)法，將培養(yǎng)好的氧化亞鐵硫桿菌加入到來自于二沉池的活性污泥中，培養(yǎng)馴化7 15d后，按污泥濃度為O. 5^5g/L的量加入生物填料塔中，通氣悶曝12 36小時，開始連續(xù)進水，f 2d后，即可在生物載體表面見到一層薄薄的膜，再經(jīng)過3飛d，生物載體表面生物膜變成淺黃色、透明即可說明生物膜成熟，掛膜成功。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼鐵酸洗廢液煙氣脫硫副產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法，包括如下過程以鋼鐵酸洗廢液為煙氣脫硫吸收劑，吸收塔中裝填填料，填料采用氧化亞鐵硫桿菌培養(yǎng)掛膜，鋼鐵酸洗廢液從吸收塔上部噴淋到生物填料塔中，鋼鐵酸洗廢液中的Fe2+在生物膜中的氧化亞鐵硫桿菌氧化作用下，轉(zhuǎn)變成Fe3+，含有二氧化硫的煙氣在通過生物填料塔時，吸收溶解在鋼鐵酸洗廢液中，形成亞硫酸，亞硫酸在Fe3+的催化氧化作用下，轉(zhuǎn)化成硫酸，上述反應(yīng)后產(chǎn)物經(jīng)水解和聚合反應(yīng)制得液體聚合硫酸鐵。本發(fā)明方法在脫硫的同時制得聚合硫酸鐵，實現(xiàn)了以廢治廢、變廢為寶的目的，同時此工藝操作簡便，安全可靠，節(jié)能環(huán)保，具有巨大的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
文檔編號C12P3/00GK102908893SQ201110217400
公開日2013年2月6日 申請日期2011年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月1日
發(fā)明者劉玲, 郭兵兵, 許謙 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院