厭氧氨氧化菌脫除煙氣中氮氧化物的研究

《厭氧氨氧化菌脫除煙氣中氮氧化物的研究》是依託大連理工大學,由徐曉晨擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：厭氧氨氧化菌脫除煙氣中氮氧化物的研究
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：徐曉晨

項目摘要

本項目基於厭氧氨氧化反應機理和過程特性，以氨氮為電子供體、NO為電子受體，通過厭氧氨氧化菌將NO轉化為N2，達到淨化NOx的目的。採用的工藝技術為：含NOx煙氣首先通過CANON反應脫除部分NO，然後用Fe(II)EDTA2?吸收剩餘的NO，生成Fe(II)EDTA-NO2?絡合物，再通過厭氧氨氧化菌將絡合吸收的NO還原為N2，同時吸收劑Fe(II)EDTA2?得到再生。主要研究內容包括厭氧氨氧化菌對NO或絡合NO的脫氮機理及反應動力學，煙氣中O2、SO2和CO2濃度變化對CANON反應脫氮的影響以及CANON反應尾氣組成對絡合吸收NOx的影響，厭氧氨氧化對吸收液的還原再生效率，通過分子生物學手段測試和表征微生物菌群結構及生長動力學，分析氣體負荷、停留時間、pH值、溫度等工藝參數對脫除NOx的影響及工藝條件最佳化，為厭氧氨氧化菌脫除煙氣中的NOx提供科學依據。

結題摘要

(1)絡合吸收處理高濃度的一氧化氮有80%以上的效率，通過其與厭氧氨氧化的結合可用於煙氣中一氧化氮的處理。當濃度超過0.5mM 時，Fe(II)EDTA–NO對傳統依靠亞硝氮的厭氧氨氧化菌的活性具有抑制作用。但經過馴化培養後，當Fe(II)EDTA–NO濃度達3.5 mM時，厭氧氨氧化菌依然體現出較高的活性。批次實驗表明氨氮和Fe(II)EDTA–NO的降解具有高度的相關性，降解比例為Fe(II)EDTA–NO/NH4+=0.97,並且與傳統厭氧氨氧化相比，該過程僅產生微量的硝氮。在馴化過程中，Candidatus Kuenenia stuttgartiensis在厭氧氨氧化菌種中的比例由38%增至90%，成為其中的優勢菌種。 (2)通過在以火山岩填料作為生物膜載體的塔式生物濾池反應器，研究不同進水濃度與進氣NO濃度對反應器脫除NO性能的影響。實驗結果表明厭氧氨氧化菌能直接以NO-N作為電子受體、NH4+-N為電子供體進行反應，反應比例為NH4+-N消耗: NO-N消耗: NO3--N生成=1: 1.12: 0.11。進氣NO濃度從4018 mg/m3升高至8036 mg/m3時，生物膜顏色變黑，厭氧氨氧化菌活性降低，TN和NO去除負荷分別下降了47.1%和69.6%，NO-N在混合電子受體中比例從78.8%降低至44.1%。將進水NO2--N濃度從20 mg/L提高至60 mg/L，厭氧氨氧化菌活性恢復，TN和NO去除負荷分別提高2.4倍與2.1倍。 (3)在完全自養脫氮-移動床生物膜反應器中（CANON-MBBR），通過對胞外聚合物（EPS）和環二鳥苷酸（c-di-GMP）濃度的檢測，發現在好氧氨氧化污泥中，厭氧氨氧化污泥中和完全自養脫氮生物膜上，EPS中的多糖含量與c-di-GMP濃度具有相同的變化趨勢。厭氧氨氧化污泥中EPS（特別是多糖）含量要高於好氧氨氧化污泥，同時厭氧氨氧化污泥中c-di-GMP的含量也要明顯高於好氧氨氧化污泥。C-di-GMP在細菌中一個重要的作用就是調節胞外多糖的合成，厭氧氨化污泥中高濃度的c-di-GMP可以提高胞外聚合物中多糖的合成，從而促進對好氧氨氧化菌的吸附以及完全自養脫氮生物膜的形成。