一种工业尾气中碳源氮源固定系统及其应用的制作方法

1.本发明涉及环境技术领域，具体涉及一种工业尾气中碳源氮源固定系统及其应用。

背景技术：

[0002][0003]
专利“一种减氮、固碳、增产功能型有机肥制备方法”(202210146247.9) 提供的方法包括以下步骤：将有机废弃物与硅藻土混合，并在缺氧条件下烧制成表面含有含氧官能团的复合材料；将秸秆、杂草粉碎，加入畜禽粪便，调节碳氮比，获得肥料原料；在肥料原料中加入bacteria g+n菌种，在50-70℃的环境中发酵；在发酵后获得生物有机肥；将生物有机肥与复合材料混合，获得功能型肥料。该发明中含有含氧官能团的复合材料引入，使功能型有机肥料对氨氮等阳离子的复合能力增强，有效减少活性氮的释放，具有固碳、减氮、增产等多重功能，能填补土壤修复和肥料领域的空白，具有较好的应用推广价值。但该方法并未进对工业尾气中含氮氧化物进行固氮，对于氮元素的效果仅为“减氮”，对于后续微生物产品和其他副产品处理也未形成闭环管理。
[0004]
专利“一种蓝藻-水稻复合经营的固氮与固碳的方法”(201310127508.3)，该本发明公开了一种蓝藻-水稻复合经营的固氮与固碳的方法，以满江红鱼腥藻、固氮鱼腥藻和水华鱼腥藻为初始材料，经无菌室藻种扩培和大棚小池规模化生产后，借助筛子处理成含水量在40-60％的藻种；然后或者当天按照质量比为2：6：2～3：4：3进行混合搅碎，以2-5g/m2的密度均匀洒入灌水的稻田；或者将湿藻置于35-40℃的烘箱中8h或置于无菌室30-50瓦的日光灯下干燥 3-5天，使之含水量8-12％，用粉碎机粉碎，将干藻粉按照质量比为1：8：1～2： 6：2进行混配均匀，掺在5-10倍质量的稻壳中，以0.5g/m2干藻粉的密度均匀洒入灌水的稻田。该发明培育固氮蓝藻并在稻田中放养作为肥源，吸收co2，生成有机质，改良土壤，提高水稻产量和品质，具有工艺简单、易于推广、安全高效、不会造成污染等优点。该方法侧重于菌种的使用，并以农用田为使用背景，但对于温度高，流量大且成分复杂的工业尾气则无法实施。

技术实现要素：

[0005]
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种工业尾气中碳源氮源固定系统及其应用。在实现同时固碳和固氮的同时，可以将系统中产生的盐类和营养生物进行分离，提升了碳氮吸收率同时，也带来较高的市场推广价值。
[0006]
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]
一种工业尾气中碳源氮源固定系统，该系统包括：
[0008]
碳源吸收循环回路，用于吸收富集碳源气体中的碳源；
[0009]
氮源吸收循环回路，用于吸收富集no
x
尾气中的氮源；
[0010]
菌种制备单元，用于分离回收菌种产品；
[0011]
结晶盐制备单元，用于分离回收结晶盐；
[0012]
所述的碳源吸收循环回路和氮源吸收循环回路交叠于ph调节池、碳氮吸收装置和菌落富集装置；所述的菌种制备单元和结晶盐制备单元交叠于菌落富集装置。含氮尾气中主要为氮元素氧化物，而碳源气体则为碳元素氧化物，且温度为常温。
[0013]
进一步地，所述的碳源吸收循环回路包括依次循环连接的：
[0014]
碳源吸收装置，用于将含co2的碳源气体吸收；该装置不限于带有喷淋结构的载体吸收装置。
[0015]
ph调节池，用于将吸收的氮源和碳源水体混合后进行ph值调节，可以将吸收氮源和碳源水体混合后将ph值调节范围控制在8-11，使之更适合后续菌落繁殖环境；
[0016]
碳氮吸收装置，作为菌种培养和繁殖的容器，以水体中吸收好的碳源和氮源为给养进行生物繁殖；为菌种培养和繁殖容器，带有光源，并可将水体中吸收好的碳源和氮源为给养进行生物繁殖，容器形式可以为但不限于跑道式培养容器，圆柱状培养容器，抽屉式培养容器等。
[0017]
以及脱水池。
[0018]
进一步地，所述的碳源吸收装置与用于去除碳源气体中co的催化氧化组件相连。催化组件内主要成分为金属氧化物及少量贵金属入陶瓷粉末及少量金粉末等。
[0019]
进一步地，所述的氮源吸收循环回路包括依次循环连接的：
[0020]
吸收塔，用于将含no
x
的尾气吸收；吸收效率大于97％，过程中可以将尾气温度降至室温范围。
[0021]
ph调节池，用于将吸收的氮源和碳源水体混合后进行ph值调节，使之更适合后续菌落繁殖环境；
[0022]
碳氮吸收装置，作为菌种培养和繁殖的容器，以水体中吸收好的碳源和氮源为给养进行生物繁殖；
[0023]
以及脱水池。
[0024]
进一步地，所述的吸收塔与气体混合器相连。该气体混合器可将含氮尾气与空气进行一定比例混合。将含氮尾气与空气进行一定比例混合可以去除尾气中的no，混合中空气体积范围为含氮尾气中no所占体积的115-140％。
[0025]
进一步地，所述的碳源吸收循环回路和/或氮源吸收循环回路与用于补充水分消耗的工艺水装置相连。工艺水的水质达到自来水水质即可。
[0026]
进一步地，所述的菌种制备单元包括依次相连的：
[0027]
菌落富集装置，用于将培养好的菌种进行浓缩富集，脱除大部分水源；该装置可采用但不限于使用分离孔径范围为0.1-10μm的错流过滤的膜分离设备，可以将菌种浓缩5-20倍；脱除水在盐分较低时可以直接用于气体吸收用水源，当盐分较高时则进入下游进行盐分增浓；
[0028]
干燥装置，用于将浓缩后菌落进一步脱水干燥后形成干燥菌种产品；干燥装置的形式可以是但不限于流化干燥、喷雾干燥、载体干燥等形式。
[0029]
以及菌落产品收集装置。
[0030]
进一步地，所述的结晶盐制备单元包括依次相连的：
[0031]
菌落富集装置，用于将培养好的菌种进行浓缩富集，脱除大部分水源；
[0032]
脱水池；
[0033]
过滤装置，用于将脱水池中的含盐水进一步浓缩；最高可将溶液中盐浓度浓缩到90％以上，从而减少后续结晶的能耗，分离的水可直接用于气体吸收用水源。
[0034]
结晶设备，用于将浓缩后的浓盐水做结晶蒸发处理，得到结晶盐。该结晶设备可以为多效蒸发器或者其他结晶设备。
[0035]
进一步地，所述的过滤装置包括dtro膜或电渗析，该过滤装置与碳源吸收循环回路和/或氮源吸收循环回路相连。也可以用于补充水分消耗。
[0036]
一种如上所述工业尾气中碳源氮源固定系统的应用，该系统用于固定工业尾气中的碳源氮源，具体方法为：
[0037]
含氮源和碳源的尾气分别依次经过气体混合器和催化氧化组件，分别进入吸收塔和碳源吸收装置，混合后依次进入ph调节池、碳氮吸收装置中进行菌落固碳和固氮操作；
[0038]
完成菌落培养后，物料进入到菌落富集装置中进行菌落的浓缩操作，得到的含盐水经过滤装置和结晶设备后得到结晶盐；得到的浓缩后菌落进入到干燥装置中进行产品干燥，得到菌种产品。根据菌种不同可以用于保健品提取物或者动物饲料使用。
[0039]
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0040]
(1)本发明可以对同时含有高温含有no组分的含氮尾气以及含有co 组分的含碳尾气进行固氮和固碳操作，从而实现对碳氮氧化物处理能力的全覆盖；
[0041]
(2)本发明在实施过程中水源除蒸发外，均实现了系统内循环使用，节省了水源，节约了成本；
[0042]
(3)本发明在实现孤单和固碳的同时，也将在此过程中产生的菌类和盐类进行分离，经济效益较高。
附图说明
[0043]
图1为实施例中固定系统及其使用方法流程图。
具体实施方式
[0044]
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0045]
需要说明，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0046]
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
[0047]
实施例
[0048]
一种工业尾气中碳源氮源固定系统，如图1，系统主要包括含(1)含氮尾气和碳源气体；(2)气体混合器：将含氮尾气与空气进行一定比例混合；(3) 催化氧化组件：去除碳源
气体中夹杂的co气体；(4)吸收塔：将氮源尾气进行降温并吸收与水体中；(5)碳源吸收装置：将co2吸收于水体中；(6)ph 调节池：将吸收氮源和碳源水体混合后进行ph值调节，使之更适合后续菌落繁殖环境；(7)碳氮吸收装置：为菌种培养和繁殖容器，将水体中吸收好的碳源和氮源为给养进行生物繁殖；(8)菌落富集装置：将培养好的菌种进行浓缩富集，脱除大部分水源；(9)dtro膜/电渗析装置，将菌落中含盐水进一步浓缩；(10)结晶设备：将dtro膜/电渗析装置浓缩后的浓盐水做结晶蒸发处理，得到最终的结晶盐；(11)干燥系统：将浓缩后菌落进一步脱水干燥后形成干燥菌种产品；(12)工艺水：补充工艺过程中的水分消耗。具体情况如下：
[0049]
该系统包括：碳源吸收循环回路，用于吸收富集碳源气体中的碳源；氮源吸收循环回路，用于吸收富集no
x
尾气中的氮源；菌种制备单元，用于分离回收菌种产品；结晶盐制备单元，用于分离回收结晶盐；
[0050]
碳源吸收循环回路和氮源吸收循环回路交叠于ph调节池、碳氮吸收装置和菌落富集装置；所述的菌种制备单元和结晶盐制备单元交叠于菌落富集装置。
[0051]
碳源吸收循环回路包括依次循环连接的：碳源吸收装置，用于将含co2的碳源气体吸收；ph调节池，用于将吸收的氮源和碳源水体混合后进行ph 值调节；碳氮吸收装置，作为菌种培养和繁殖的容器；以及脱水池。碳源吸收装置与用于去除碳源气体中co的催化氧化组件相连。
[0052]
氮源吸收循环回路包括依次循环连接的：吸收塔，用于将含no
x
的尾气吸收；ph调节池，用于将吸收的氮源和碳源水体混合后进行ph值调节；碳氮吸收装置，作为菌种培养和繁殖的容器；以及脱水池。吸收塔与气体混合器相连。碳源吸收循环回路和/或氮源吸收循环回路与用于补充水分消耗的工艺水装置相连。
[0053]
菌种制备单元包括依次相连的：菌落富集装置，用于将培养好的菌种进行浓缩富集；干燥装置，用于将浓缩后菌落进一步脱水干燥后形成干燥菌种产品；以及菌落产品收集装置。
[0054]
结晶盐制备单元包括依次相连的：菌落富集装置，用于脱除大部分水源；脱水池；过滤装置，用于将脱水池中的含盐水进一步浓缩；结晶设备，用于将浓缩后的浓盐水做结晶蒸发处理，得到结晶盐。过滤装置包括dtro膜或电渗析，该过滤装置与碳源吸收循环回路和/或氮源吸收循环回路相连。
[0055]
本实施例中，根据含氮尾气中no含量，控制气体混合器空气进入量，根据含氮尾气的温度和流量，确定换热器换热形式为管式换热器；含氮源和碳源的尾气分别依次经过气体混合器和催化氧化组件，分别进入吸收塔和碳源吸收装置，混合后依次进入ph调节池、碳氮吸收装置中进行菌落固碳和固氮操作，每批次的培养时间约为5天；
[0056]
完成菌落培养后，物料进入到菌落富集装置中进行菌落的浓缩操作，在此过程中产生的脱除水在含盐量小于2000ppm时，可以直接用于吸收塔和碳源吸收用水，当脱除水那个含盐量高于2000ppm，则需要进入到下游dtro 膜装置中进行进一步提浓处理，此时产生的水为脱盐水，可以直接用于吸收塔和碳源吸收用水；经过提浓后的浓盐水则进入到三效蒸发器中进行蒸发结晶操作，完成最后水分和盐的分离操作；经过菌落富集装置后的浓缩后菌落进入到流化干燥系统中进行产品干燥，干燥后的小球藻可以用于保健品提取物出售。
[0057]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

技术特征：

1.一种工业尾气中碳源氮源固定系统，其特征在于，该系统包括：碳源吸收循环回路，用于吸收富集碳源气体中的碳源；氮源吸收循环回路，用于吸收富集no
x
尾气中的氮源；菌种制备单元，用于分离回收菌种产品；结晶盐制备单元，用于分离回收结晶盐；所述的碳源吸收循环回路和氮源吸收循环回路交叠于ph调节池、碳氮吸收装置和菌落富集装置；所述的菌种制备单元和结晶盐制备单元交叠于菌落富集装置。2.根据权利要求1所述的一种工业尾气中碳源氮源固定系统，其特征在于，所述的碳源吸收循环回路包括依次循环连接的：碳源吸收装置，用于将含co2的碳源气体吸收；ph调节池，用于将吸收的氮源和碳源水体混合后进行ph值调节；碳氮吸收装置，作为菌种培养和繁殖的容器；以及脱水池。3.根据权利要求2所述的一种工业尾气中碳源氮源固定系统，其特征在于，所述的碳源吸收装置与用于去除碳源气体中co的催化氧化组件相连。4.根据权利要求1所述的一种工业尾气中碳源氮源固定系统，其特征在于，所述的氮源吸收循环回路包括依次循环连接的：吸收塔，用于将含no
x
的尾气吸收；ph调节池，用于将吸收的氮源和碳源水体混合后进行ph值调节；碳氮吸收装置，作为菌种培养和繁殖的容器；以及脱水池。5.根据权利要求4所述的一种工业尾气中碳源氮源固定系统，其特征在于，所述的吸收塔与气体混合器相连。6.根据权利要求1所述的一种工业尾气中碳源氮源固定系统，其特征在于，所述的碳源吸收循环回路和/或氮源吸收循环回路与用于补充水分消耗的工艺水装置相连。7.根据权利要求1所述的一种工业尾气中碳源氮源固定系统，其特征在于，所述的菌种制备单元包括依次相连的：菌落富集装置，用于将培养好的菌种进行浓缩富集；干燥装置，用于将浓缩后菌落进一步脱水干燥后形成干燥菌种产品；以及菌落产品收集装置。8.根据权利要求1所述的一种工业尾气中碳源氮源固定系统，其特征在于，所述的结晶盐制备单元包括依次相连的：菌落富集装置，用于脱除大部分水源；脱水池；过滤装置，用于将脱水池中的含盐水进一步浓缩；结晶设备，用于将浓缩后的浓盐水做结晶蒸发处理，得到结晶盐。9.根据权利要求8所述的一种工业尾气中碳源氮源固定系统，其特征在于，所述的过滤装置包括dtro膜或电渗析，该过滤装置与碳源吸收循环回路和/或氮源吸收循环回路相连。10.一种如权利要求1-9任一项所述工业尾气中碳源氮源固定系统的应用，其特征在
于，该系统用于固定工业尾气中的碳源氮源，具体方法为：含氮源和碳源的尾气分别依次经过气体混合器和催化氧化组件，分别进入吸收塔和碳源吸收装置，混合后依次进入ph调节池、碳氮吸收装置中进行菌落固碳和固氮操作；完成菌落培养后，物料进入到菌落富集装置中进行菌落的浓缩操作，得到的含盐水经过滤装置和结晶设备后得到结晶盐；得到的浓缩后菌落进入到干燥装置中进行产品干燥，得到菌种产品。

技术总结

本发明涉及一种工业尾气中碳源氮源固定系统及其应用，该系统包括：碳源吸收循环回路，用于吸收富集碳源气体中的碳源；氮源吸收循环回路，用于吸收富集NO

技术研发人员：

余锦涛 张长波 马晓宇 谭树波 杨桂兰 陈励科 李云峰

受保护的技术使用者：

上海化工研究院有限公司

技术研发日：

2022.08.26

技术公布日：

2022/11/25