碳源對微藻脫除煙道氣NOx的影響與調控

《碳源對微藻脫除煙道氣NOx的影響與調控》是依託哈爾濱工業大學，由於艷玲擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：碳源對微藻脫除煙道氣NOx的影響與調控
• 依託單位：哈爾濱工業大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：於艷玲

項目摘要

針對氮氧化物（NOx）是形成灰霾、光化學煙霧和酸雨等大氣環境問題的主要元兇和NOx主要來源於化石燃料燃燒產生的煙氣的問題，開展煙道氣脫硝技術的研究。本項目研究利用微藻脫除煙道氣中NOx的關鍵技術，擬從調整碳源角度開展微藻脫硝效率的影響機理和調控研究。項目首先研究碳源種類、供給模式以及其他輔助培養條件對微藻去除煙道氣中NOx的影響，兼顧研究上述條件對微藻生長及微藻積累有價值副產品的影響，並考查CO2、污水中碳源有機物、秸稈水解物等環境廢棄碳源作為微藻脫硝碳源的可行性。其次分析碳源影響微藻脫硝效率的機制，並依據此機制，以提高微藻脫硝效率為主要目標，以獲得有價值副產品為輔助目標，建立基於碳源供給的微藻脫硝調控策略，最終達到提高微藻脫硝效率並獲得飼料、生物油脂、蛋白質、澱粉等有價值微藻副產品的目的。本項目的研究成果將為開發無污染、經濟合理的新型大氣污染治理技術做出貢獻。

結題摘要

本項目篩選獲得了2株脫硝固碳藻種：微茫藻Micractinium sp.PFA和小球藻Chlorella sorokiniana PF1，開展了兩株微藻的生長性能、對煙道氣環境、生活污水環境和對典型有機無機碳源的適應性研究。微茫藻Micractinium sp.PFA能夠適應煙道氣和生活污水環境，易於利用CO2，不易利用葡萄糖碳源但是能夠利用污水中小分子有機碳源，因此設計生活污水-煙道氣混合碳源培養模式的系統，利用微茫藻Micractinium sp.PFA直接脫除煙道氣中NO分子和吸收CO2。通過添加助溶劑、最佳化反應器結構等最佳化Micractinium sp.PFA的脫硝固碳條件。在通實際燃煤電廠煙道氣的條件下，系統脫硝效率可達60%，NOx排放濃度15ppm，符合超低排放標準；同時生活污水出水的TN和TP均符合國家污水排放一級A標準；其CO2表觀去除率達到5%，固碳效率可達248 mg L-1d-1；獲得微藻生物質的含糖量高達60%，大部分是硫酸粘多糖，具有功能糖開發潛力。 小球藻Chlorella sorokiniana PF1具有高效利用有機碳源和水中NO3-N的能力。本項目研究了該藻對37種常用有機碳源的利用情況，考查了玉米秸稈水熱處理液作為Chlorella sorokiniana PF1培養的碳源的可行性。結果表明，乙酸可以促進生長，在缺氮條件下能促進細胞中多糖的合成，但充足條件下促進蛋白質的合成。推測Chlorella sorokiniana PF1細胞記憶體在乙酸快速合成乙醯-CoA的途徑，積累的乙醯-CoA會抑制糖酵解作用，從而促進多糖的存儲；在氮充足時，進入TCA循環的乙醯-CoA增多以保證其中間產物ꭤ-酮戊二酸與氨基合成胺基酸，從而多糖比例下降，蛋白質含量增加。Chlorella sorokiniana PF1可以耐受預處理液中的糠醛和羥甲基糠醛，能快速利用液體中的葡萄糖、木糖和乙酸等有機質，具有吸收NOx氧化後水溶物的潛力，N的脫除效率可達175mg L-1d-1。在氮缺乏時利用玉米秸稈預處理液培養的Chlorella sorokiniana PF1生物質含糖量高達40%，在氮源充足時，其蛋白含量高達39.4%，具有單細胞蛋白飼料開發潛力。