生物还原耦合化学吸收处理烟气中NO_x的关键因素及作用机制

发布时间：2020-06-16 12:29

【摘要】：随着国民经济的发展,氮氧化物(NOx)的排放量持续增加,NOx造成的污染问题日益严重,并受到越来越多的关注。现有的烟气脱硝技术尚存在投资运行费用高、产生二次污染或者处理效率低等缺陷,为此,研究和开发具有处理效果好、投资及运行费用低、无二次污染等优点的新型烟气脱硝技术已经成为亟待解决的重大课题。化学吸收-生物还原技术(CABR)处理烟气中NOx具有处理效果好、投资运行成本低等特点,因此在烟气脱硝领域具有广阔的应用前景。CABR技术的研发主要基于三方面：1)络合吸收剂选择和再生；2)络合态NO还原效率的提高；3)反应装置和工艺体系的研究。本文研究了CABR体系中一些关键因素如碳源的消耗及利用情况,氮元素在体系中的转化途径,并分析了该系统中各反应过程的限制性因素和生物膜中菌群结构分布特征,最后得到了最适合本系统的络合吸收体系。论文取得以下一些有价值的结果：在化学吸收-生物还原技术中,采用葡萄糖作为碳源。Fe(Ⅲ)EDTA的还原过程需要足够的碳源来保证。葡萄糖代谢产物研究发现铁还原反应和络合态NO还原反应均受到乙酸积累的抑制。碳元素的平衡分析显示：典型的试验条件(670mg·m3NO,0-10%O2)下,化学吸收-生物还原体系中经过约240h的运行,超过一半的碳以气体的形式排出,生物相和液相中分别有19%和17%碳的积累。液相中的碳主要以VFA(乙酸)的形式存在,尾气中的碳主要以CO2的形式存在,且在低O2浓度条件下尾气中有少量的CH4生成。化学吸收-生物还原体系中经过约90h的运行后,约66%的氮以气体的形式排出,生物相和液相中分别有18%和4%的氮的积累。液相中的氮主要以NO3-的形式存在,尾气中的氮主要以N2的形式存在,且尾气中没有发现N20的存在,只检测出少量的氮以N02的形式存在。有约5%的氮元素以其它形式存在或为试验误差。在吸收-还原双塔中对生物还原耦合化学吸收净化烟气中NOx体系的过程反应速率分别进行研究。实验结果表明,Fe(Ⅱ)EDTA-NO生物还原反应速率Fe(Ⅱ)EDTA氧化反应速率Fe(Ⅲ)生物还原反应速率NO络合吸收反应速率,在本系统中NO络合吸收反应和Fe(II)EDTA氧化反应是影响生物反应器高效脱除NO的限制性因素。利用PCR-DGGE技术对生物填料塔稳态运行期间不同填料层微生物群落结构进行了初步分析。结果表明：生物填料塔内还原络合态NO的菌株主要属于假单胞菌(Pseudomonas sp.)。在整个O2浓度负荷提高的过程中,Escherichia coli在CABR系统中占据绝对的优势地位。对稳定运行条件下不同吸收体系进行研究,考察模拟烟气中NO、O2、SO2浓度、气体流量、吸收液流量等参数对NO去除效率影响,通过处理效果等方面的比较获得了最优的络合吸收体系。实验结果表明：Fe(II)EDTA/Fe(II)Cit的混合配基体系具有最佳的技术参数。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X701

【参考文献】