（环境工程专业论文）生物还原耦合化学吸收处理烟气中nox的关键因素及作用机制.pdf

论文作者签名： 指导教师签名： 论文评阅人1 ： 盆塞煎熬拯主型太丝屋鏖垦塞塞坠室 评阅人2 ： 墨冱塑塾拯上渔塞通太堂丕埴堂瞳 评阅人3 ： 闺咽坐熬拯直五太堂丕撞堂院 评阅人4 ： 蓝垩重邀拯回进太堂巫埴堂瞳 评阅人5 ： 挞壅翌熬拯浙江太堂丝三丕 答辩委员会主席： 直麴塾拯逝洹太堂丝近王焦堂丕 委员1 ： 隆重盟熬拯逝洹太堂巫撞皇盗沤堂瞳 委员2 ： 重筮盛熬拯逝江太堂焦王丕 委员3 ： 奎堡数量逝江太堂焦王丕 委员4 ：旌耀熬拯逝洹太堂垡王丕 a u t h o r ss i g n a t u r e ： s u p e r v i s o r ss i g n a t u r e ：二堡茎二互r e x t e r n a lr e v i e w e r s ： ! ：= ! 坠婴鱼型里! q 鱼墨墨q 型! 地i y 金! 墨i 鲤q 墨堡i 星坠坌星坌盟亟墅曼h 垒q ! q g yq 鱼h i 坠垦 d a t eo f o r a ld e f e n c e ： 旦皇曼：! ，2 q ! q 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝望盘堂或其他教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名 签字日期：如i1 年lz 月易日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝婆盘堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权逝姿盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 学位论 签字日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 用本授权书) 导师签名： 彰 签字日期：泖? 年2 月o 日 电话： 邮编： 适 r r t 款 日 辑帅 馘啤 的 者 力 锄 储m 浙江大学博士学位论文 致谢 致谢 本文是在导师李伟教授的悉心指导下完成的，从论文选题、研究方案拟定、 结果凝练、文章润色，无不凝结着导师的心血。导师深厚的学术功底、严谨的治 学态度、宽厚的为人、一丝不苟的钻研精神永远是我的楷模。在五年学习、生活 和科研中，导师无微不至的关怀和谆谆教诲，让我受益匪浅，在此谨向恩师致以 最诚挚的敬意和衷心的感谢。 在五年的学习生活过程中，陈建孟、徐新华、王海强等老师都给予了多方面 的指点与帮助，在此致以衷心的感谢。 感谢课题组各位同门，感谢张士汉、陈晗、潘华师兄师姐们在课题研究和科 研工作中给过我的指导与帮助，感谢蔡灵琳、刘芸、高琳、吕碧洪、周娅、蒋演、 周学霞、王向前、夏银峰、徐百龙、金佳佳、陈万苗、陈巧丽、施赞各位师兄弟 姐妹，谢谢你们在过去日子里给过我的帮助。你们营造了愉快和谐、积极向上的 科研和学习氛围，让我度过了愉快而又充实的五年时光，顺利完成了论文。 感谢农学院刘金龙在定量p c r 实验和浙江工业大学成卓韦、朱宾欢、胡俊、 周卿伟、欧阳杜娟在微生物群落结构实验( p c r - d g g e 技术) 时所提供的帮助， 你们的辛苦工作我将铭感于心。 感谢环境工程研究所全体同学对我的帮助，同时感谢谢春生、陈雄波、岑望 来、李文兵等同窗好友的友谊和互助，与你们相处的点点滴滴将是我人生中最宝 贵的财富。 最后，对参加本论文评阅、答辩和对本论文提出宝贵意见的所有专家老师表 示最衷心的感谢。 谨将此文献给我的导师和家人! 刘楠 2 0 1 2 年l o 月于求是园 浙江大学博学位论文 摘要 摘要 随着国民经济的发展，氮氧化物( n o x ) 的排放量持续增加，n o x 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( c a b r ) 处理烟气中n o x 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。c a b r 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n o 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c a b r 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： 在化学吸收一生物还原技术中，采用葡萄糖作为碳源。f e ( i i i ) e d l a 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n o 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( 6 7 0 m g m 3n o ，0 1 0 0 2 ) 下，化学吸收生物还原体系中经过约2 4 0 h 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1 9 和1 7 碳的积累。 液相中的碳主要以a ( 乙酸) 的形式存在，尾气中的碳主要以c 0 2 的形式存 在，且在低0 2 浓度条件下尾气中有少量的c h 4 生成。 化学吸收生物还原体系中经过约9 0 h 的运行后，约6 6 的氮以气体的形式 排出，生物相和液相中分别有1 8 和4 的氮的积累。液相中的氮主要以n 0 3 。 的形式存在，尾气中的氮主要以n 2 的形式存在，且尾气中没有发现n 2 0 的存在， 只检测出少量的氮以n 0 2 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n o x 体系的过程反 应速率分别进行研究。实验结果表明，f e ( i i ) e d t a - n o 生物还原反应速率 f e ( i i ) e d t a 氧化反应速率 f e ( i i i ) 生物还原反应速率 n o 络合吸收反应速率，在 浙江大学博学位论文摘要 本系统中n 0 络合吸收反应和f e ( i i ) e d t a 氧化反应是影响生物反应器高效脱除 n 0 的限制性因素。 利用p c r d g g e 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n o 的菌株主要属于假 单胞菌( 风p “如聊d 船伽s p ) 。在整个0 2 浓度负荷提高的过程中，厶c 办e r f c 办蛔c d ，f 在c a b r 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n o 、0 2 、s 0 2 浓度、气体流量、吸收液流量等参数对n o 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：f e ( i i ) e d t a f e ( i i ) c i t 的混 合配基体系具有最佳的技术参数。 关键词：烟气脱硝；氮氧化物；化学吸收；微生物还原； f e ( i i ) e d t a i i i 浙江大学博学位论文 a b s t r a c t w i t ht l l ed e v e l o p m e n to ft h en a t i o n a le c o n o m ya n dm ei n c r e a l s i n ge m i s s i o n 锄o u n t o fn o x ，m ep 0 1 1 u t i o nc a u s e db yn 0 xb e c o m e sm o r es e r i o u sa n dr e c e i v ei n c r e 嬲i n g a 吮n t i o no fm o r ep e o p l e c u r r e n tt e c h n o l o 酉e sf i o rn 0 xr e m o v a l 盘o mf l u eg a sh a v e a s s o c i a t e dw i t hs o m ep b l e m s ，s u c ha s h i 曲c o s t0 ni n v e s 协l e n ta n do p e r a t i o n ， p r o d u c i n gs e c o n d a r yp o l l u t a n ta n dl o wr e m o v a le 街c i e n c y s o ，t oe x p l o i tan e w t e c h n o l o g yw h i c hh 嬲a d v a n 仨冯e so fl o wc o s te n v 拍n m e n t - 衔e n d l ya n dh i 曲 e 伍c i e n c yf - 0 rn 0 xr e m o v a l 舶mn u eg a si sb e c o m i n ga ne x t r e m e l yw g e n ti s s u e ， p r e s e n t l y ac h e m i c a la b s o r p t i o n _ b i 0 1 0 百c a lr e d u c t i o nn e g m t e d 印p r o a c hi s e m p l o y e dt o a c h i e v e 也er e m o v a lo fn i 仃0 9 e nm o n o x i d e ( n 0 ) 丘m 也es i 眦l a t e df l u eg a sw i t h 也e a d v a n t a g e so f1 0 wc o s t ，c o m p l e t e l yr e d u c t i o no fn 0a n d h 诎r e m o v a le m c i e n c y 1 1 1 e d e v e l o p m e n to ft h ei n 自e g r a t e dt e c l l n o l o 垂e si n c l u d e s 细oa s p e c t s ： 1 )c o m p l e x a b s o r b e n tr e g e n e 枷o n ；2 ) n 0b i o r e a c t o rp r o c e s sc o n n 0 1 i nm i sd i s s e r t a t i o n ，t h ek e y f a c t o r sa 工i dm e c h a n i s mo ff e ( i i ) e d l a n 0r e d u c t i o nw a si n v e s t i g 砷e d ；m ee 蜀f e c t so f c a r b o ns o u r c e ，1 1 i 臼o g e nc y c l eo nm i ss y s t e mw e r ed i s c u s s e d ；t h ef e a s i b i l i t ) ro f b i o l o 百c a lp a c k e dc 0 1 u i i mw i 也t h ei n t e 铲a t e dp r o c e s sw a ss t u d i e d ；t 1 1 r o u 曲m e a n a l y s i so fb i 0 1 0 百c a lr e d u c t i o nr a t e sa n dn oa b s p o i p t i o nr a t e so fn op r o c e s s ，t h e k i n e t i cm o d e lw a se s t ：a b l i 8 h e d t h em a i no 打g i i l a lc o n c l u s i o n so f m i sd i s s e 似i o na r e ： g l u c o s ei ss u i t a b l ef o rt 1 1 eh e t e r o 协o p h i cb a c t e r i aa st h ec a r b o ns o u r c ea n de l e c 讯m d o n o rt or e m o v en o 丘o ms i m u l a t e dn u e g a sb y也ei n t e g r a t e d c h e m i c a l a b s o i p t i o n - b i o l o 舀c a lr e d u 蕊o ns y s t e m m l em g eo f0 1o o x y g e nc o n c e n 饥i t i o n ， t h e 陀a c t o rc a na c h i e v e1 0 n g - t e 衄s t 乏l b l eo p e r a t i o n ，a n dm er e m o v a le 伍c i e n c yo fn o c a nb em a i n t a i n e da b o v e8 6 n er e d u 曲0 no ff i i i ) e d t am a i n l yd 印e n d s0 n 1 e c a f b o ns o u r c es u p p l i e d t h es t u d i e so nc a r b o ns o u r c em e t a b o l i t e ss h o w e dm a tm e c o n c e n 仃a t i o no fm ea c c u 】u l a t i v ea c i dd e t e n n i n e sw h e t h e rt h er e d u c t i o no fn oa n d f e ( i i de d t a w a si n h i b i 崦d h o w e v e r ，1 0 n g t e n i ls 讪1 eo p e r a t i o no f b i o r e a c t o rc o u l d b ea c h i e v e dw h e nt h e r ei sa c e t i ca c i da c c u m u l a t i o nu n d e ra e r i ) b i cc o n d i t i o n s t h e 浙江大学博学位论文a b s t r a c t d i s t r i b u t i o no ft h ec a r b o ns o u r c ed e 伊a d a t i o nw a sa l s oe x a m i n e dh e r ew i t hl7 e x i s t e di nt h ef o n no fv f a w h i l e5 0 t o t a lc a r b o ns o u r c ew a sc o n s u m e di nt h ef o m o fc 0 2 i na d d i t i o n ，i tw a sa l s of o u n dt h a t9 1 u c o s ea d d e di n t ob i o r e a c t o rw i t h i na c e n a i nr a n g eo fo x y g e nc o n c e n t r a t i o n sw i l ln o tb ea c c u m u l a t e di nt h er e a c t o r ，w h i c h k e e p st h eo p e r a t i o ns t a b l e a r e ram no f9 3h o u r so p e r a t i o nb yc h e m i c a la b s o 印t i o n - b i 0 1 0 9 i c a lr e d u c t i o n i n t e 伊a t e da p p r o a c h ，a b o u t6 6 o ft h en i t r o g e nd i s c h a r g e di nt h ef b m lo fn 2 t h e a c c u m u l a t i o no fn i t r o g e ni nt h eb i o l o g i c a la n d1 i q u i dp h a s e sw a sl8 a n d4 ， r e s p e c t i v e l y t h en i t r o g e ni nt h e1 i q u i dp h a s ei sm a i n l yp r e s e n ti nt h ef i o n no fn 0 3 一， a n dt h e r ei sn on 2 0p r e s e n c eo fi nt h ee x h a u s tg a s o n l yas m a l la m o u n to fn i 仃o g e n p r e s e n ti nt h ef o n no fn 0 2a n dc h 4 a b o u t5 o f t h en i t r o g e ni si nt h ef o 肌o fo t h e r t y p e so re x p e r i m e n t a le r r o r t h er e a c t i o nr a t eo fn oa b s o 印t i o nc 叩a c i t yb yf e r r o u se d t a ( f e ( i i ) e d t a ) s 0 1 u t i o na n dr e d u c t i o nb ym i c r o o 玛a n i s mw e r es t u d i e di na ns c m b b e r - b i o r e a c t o r s y s t e m t h er e s u l t ss h o wt h a tt h eo r d e ro ft h ef o u rr e a c t i o nr a t e si nr e a c t o ri sa sf 0 1 1 0 w ： f e ( i i ) e d t a n or e d u c t i o nr a t e f e ( i i ) e d t ao x i d a t i o nr a t e f e ( i i i ) e d t ar e d u c t i o n r a t e n oa b s o 印t i o nr a t e ，s om en oa b s o r p t i o np r o c e s sa n d f e ( i i i ) e d t ar e d u c t i o n a r ek e ys t e p sf o rn or e m o v a le m c i e n c yi nt h i si n t e g r a t e ds y s t e m t h em i c r o b i a lc o m m u n i t ys t m c m r ei nt h eb i 0 1 0 9 i c a lp a c k e dt o w e rw a sa n a l y s e s w i t ht h ep c r - d g g et e c h n 0 1 0 9 y t h em i c r o b i a ls p e c i e sa tt h et o po ft h et o w e rw a s 1 e a s td u et ow a t e re r o s i o n ，w h i l et h eb o t t o m1 a y e rh a dt h e1 a 昭e s tm i c r o - o r g a n i s m sa n d 1 e s ss p e c i e s t h es i m i l 撕t yo fm i c r o b i a lc o m m u n i 够s t m c t u r ei n c r e a s e dw i t ht h e i n c r e a s eh e i g h to fp a c k e db e d t h ep r e l i m i n a r ya n a l y s i sr e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h e m i c r o o 昭a n i s m si nt h eb i o n l mb e l o n g e dt o 一p 阳f e d 6 口c 胞r f “ma n d 上p 甜砒l 聊d ，2 锄 t h ed e n i t r i f i e rw a sd o m i n a n t e di nt h eb i o m m i n v e s t i g a t et h ei n f l u e n c eo nt h en 0r e m o v a le 伍c i e n c yo fs o m ee l e m e n t ss u c ha s t h ec o n c e n t r a t i o no f0 2 ，n 0 ，s 0 2 ，f l o wr a t eo fi n l e tg a sa n da b s o r b e n t s t h a tt h er e s u l t o ft h ei n n u e n c eo nn 0r e m o v a le m c i e n c yo ft h ec o n c e n t r a t i o no f0 2 ，n 0 ，s 0 2 ，n o w r a t eo fi n l e tg a sa n da b s o r b e n t sw a so b t a i n e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ef e ( i i ) e d t a v 浙江大学博学位论文 f e ( i d c i tm i x e ds y s t e mh a st h eb e s tt e c l l n i c a lp a r 锄e t e r sa n de c o n o m i cb e n e f i t s k e y w o r d s ：n o xr e m o v a l 丘o mf l u eg a s ；n o x ；c h e m i c a la b s o i p t i o n ；b i 0 1 0 酉c a l r e d u c t i o n ；f e ( 玛e d l a 浙江大学博士学位论文 图表清单 图表清单 图2 1 典型火电厂s c r 脱硝系统流程图 图2 2 尿素s n c r 脱硝系统流程图 图2 3 络合吸收微生物还原处理烟气中n o x 的基本原理 图3 1c a b r 装置流程示意图 图3 2 反应器启动运行 图3 3 葡萄糖消耗途径 图3 - 4 葡萄糖浓度1 0 0 0 m g l 。1 条件下稳态运行 图3 5 络合态n o 还原反应与葡萄糖消耗关系曲线 图3 6 铁还原反应与葡萄糖消耗关系曲线 图3 7o 1 0 o ：浓度下体系中c o ：生成情况 图3 8o 1 0 o ：浓度下体系中c h 4 生成情况 图3 9 不同o ：浓度下生物量的变化 图3 1 0 葡萄糖代谢途径 图3 1 1 稳态运行条件下碳元素平衡图 图3 1 2 脱氮负荷对葡萄糖消耗的影响 图3 1 3 不同初始葡萄糖浓度下吸收液中f e ( i d 浓度变化 图3 1 4 不同初始葡萄糖浓度下体系n o 脱除效率变化 图4 1n 2 标准曲线 图4 2 稳态运行试验 图4 3 出气中n ：o 和n o ：含量变化情况 图4 - 4 出气中n ：含量变化情况 图4 5 不同o ：条件下络合吸收液中t n ，n h 4 + - n ，n 0 2 和n o ，浓度变化 图4 6 不同o ：浓度下生物量的变化 图4 7 络合态n o 转化途径 图4 8 稳态运行条件下9 0 h 氮元素平衡图 图5 1 装置实物图 图5 2 装置流程图 图5 3 不同f e ( i i ) e d l a 浓度下n o 的去除率 图5 - 4 不同初始f e ( i i ) e d l i a 浓度下f e m ) e d l a 变化值与时间的关系 图5 5 不同初始f e ( i i ) e d t a 浓度下f e ( i i ) e d t a 减少量与时间的关系 图5 6 不同o ：浓度下f e ( i i ) e d l a 氧化图 图5 7 不同o ：浓度下f e ( i i ) e d l a 氧化速率图 i 浙江大学博士学位论文图表清单 图5 - 8 不同o ：浓度与f e ( i i ) e d l a 氧化速率常数k 的关系 图5 9 不同总铁浓度下f e ( i i i ) 生物还原情况 图5 1 0 不同总铁浓度下f e ( i i i ) 生物还原速率 图5 - 1 1 不同f i i ) e d t a - n o 络合物浓度下f e ( i i ) e d t a - n o 生物还原情况 图6 1 实验期间填料照片 图6 2 未挂膜填料扫描电镜 图6 3 填料生物膜扫描电镜 图6 4d n a 提取琼脂糖凝胶电泳图 图6 5p c r 扩增产物的琼脂糖凝胶电泳图 图6 6d g d g g e 凝胶电泳图像 图6 7 微生物菌群进化分析树 图6 8a p 砌d 聊d 玎珊s p 和e s c h e r i c l l i ac 础基四参旌盛 线 图6 9n p 甜如肌d 聆船s p 和e s c h e r i c h i a 疗基缪实髟扩考矽线和穆锣矽线 图6 - 1 0 不同0 2 负荷下p s e u d o m o n 觞s p 和e s c h e r i c h i a c d ，f 基应萝劳刃裁的芟纪 图7 1 不同n o 浓度下n o 去除情况 图7 2 不同o ：浓度下n o 去除情况 图7 3 不同s o ：浓度下n o 去除情况 图7 - 4 不同进气量下n o 去除情况 图7 5 不同吸收液流量下n o 去除情况 图7 6 米门方程动力学常数拟合 表3 - 10 o ：非稳态条件下v 1 a 浓度( m g l - 1 ) 表3 - 23 o ：稳态条件下 a 浓度( m g l 。1 ) 表3 - 36 o ：非稳态条件下 a 浓度( m g l 。1 ) 表3 _ 4 稳态运行条件下2 4 0 h 碳源的平衡核算 表4 1 稳态运行条件下9 0 h 氮元素平衡核算 表5 1 正交试验设计 表5 2 级差分析 表5 3 方差分析 表5 - 4f e ( i i ) e d t a 络合吸收n o 的反应动力学常数 表5 5f e ( i i ) e d t a 浓度对n o 络合吸收速率常数的影响 表5 - 6 不同0 2 浓度下f e ( i i ) e d l a 氧化速率 表6 1 主要药品和试剂 表6 2 引物序列设计 表7 1 不同吸收体系吸收容量和f e ( i i ) 氧化速率的比较 原 ： 、， 、 ， j 此页 缺内容 浙江大学博士学位论文 目录 目录 j 熨谢。i 摘要。 a b s t r a c t 。 图表清单i l ；i录x 第一章绪论。l 第二章文献综述3 2 1 我国n o x 排放现状及减排紧迫性3 2 2 烟气脱硝技术概述4 2 2 1 选择性催化还原( s c r ) 5 2 2 2 选择性非催化还原( s n c r ) 6 2 2 3s n c 刚s c r 联合烟气脱硝技术8 2 2 4 吸收法9 2 2 5 生物法1 1 2 2 6 生物还原耦合化学吸收法净化n o ；新技术：1 2 2 3 分子生物学方法在微生物菌落分析中的应用1 6 2 3 1p c r - d g g e 技术1 6 2 3 2 实时荧光定量p c r 技术1 7 2 4 立题依据及主要研究内容18 第三章c a b r 系统中碳源的消耗及利用2 0 3 1 引言2 0 3 2 试验材料与方法21 3 2 1 试剂及其制备2 1 3 2 2 菌株的培养和驯化2 1 3 2 3 生物反应器装置及实验流程2 2 3 2 4 实验方案2 3 3 2 5 分析测试方法2 3 3 3 结果与讨论2 5 3 3 1c a b r 系统的启动和连续稳态运行2 5 3 3 2 碳源的消耗和利用情况2 6 3 3 3 葡萄糖代谢产物分析2 9 3 3 4 碳元素平衡分析3 4 3 3 5 主要因素对碳源利用的影响3 6 3 4 本章小结3 9 第四章c a b r 系统n o ；转化途径及氮元素平衡分析4 0 4 1 引言4 0 4 2 试验材料与方法4 1 4 2 1 试剂及其制备4 l 4 。2 2 菌株的培养和驯化4 1 x 浙江大学博士学位论文目录 4 2 3 生物反应器装置及实验流程4 1 4 2 4 实验方案4 l 4 2 5 分析测试方法4 2 4 3 结果与讨论4 3 4 3 1c a b r 稳态运行体系的建立4 3 4 1 3 2 体系中氮元素转化形态分析4 4 4 3 3 络合态n o 转化途径4 8 4 3 4 氮元素平衡分析4 9 4 4 本章小结一5 0 第五章c a b r 系统吸收过程及生物还原反应速率研究。5 1 5 1 引言5 l 5 2 试验材料与方法5 1 5 2 1 试剂及其制各51 5 2 2 菌株的培养和驯化5 2 5 2 3 生物反应器装置及实验流程5 2 5 2 3 实验方案5 3 5 2 4 分析测试疗法5 5 5 3n o 化学吸收过程速率研究5 5 5 3 1 恒定浓度卜n 0 络合吸收反应速率5 5 5 3 2 循环条件 fn o 络合吸收反应速率5 7 5 3 3f e ) e i ) t a 氧化反应速率研究6 0 5 4 生物还原过程避字研究一6 3 5 4 1m i c h a o i i s m e n t e n 力5 _ ；星6 3 5 4 2f e ( i i i ) e d t a 生物还原反应速率6 5 5 4 3f e f i i ) e d l a n 0 生物还原反应速率6 6 5 5 本章小结一6 7 第六章c a b r 系统中微生物群落结构鉴定与分析6 8 6 1p c r d g g e 技术。6 8 6 1 1 引言6 8 6 1 2 试验材料与方法6 9 6 1 3 结果与讨沦7 1 6 2 体系内脱氮菌掩f ( 肋d 彻m ss p 和铁还原菌e 虻日e r ，c m 4 己，定量p c r 分析7 7 6 2 1 引言、7 7 6 2 2 试验材料与疗法7 7 6 2 3 结果与讨论7 9 6 3 本章小结一8 2 第七章c a b r 系统的工艺优化及技术经济分析8 3 7 1 引言8 3 7 2 试验材料与方法一8 3 7 2 1 试剂及其制备8 3 7 2 2 菌株的培养和驯化8 4 x i 浙江大学博士学位论文 目录 7 2 3 生物反应器装置及实验流程8 4 7 2 4 实验方案8 4 7 2 5 分析测试方法8 5 7 3 结果与讨论一8 5 7 3 1 不同吸收体系的对比8 5 7 3 2n o 进气浓度对c a b r 体系n o 吸收效率的影响8 6 7 3 30 2 浓度对c a b r 体系n o 吸收效率的影响8 7 7 3 4s 0 2 浓度对c a b r 体系n o 吸收效率的影响8 8 7 3 5 进气量对c a b r 体系n o 吸收效率的影响8 9 7 3 6 不同吸收液流量对c a b r 体系n o 吸收效率的影响9 0 7 3 7 动力学分析9 1 7 4 本章小结9 2 第八章研究结论、创新点及展望。9 3 8 1 研究结论一9 3 8 2 创新点。9 4 8 3 建议和展望9 5 参考文献9 6 附录1 1 3 作者简历及在学期间取得的科研成果1 1 8 x 浙江大学博士学位论文 第一章绪论 第一章绪论 近年来，中国的经济和社会发展取得了举世瞩目的成就，但是能源问题正成 为制约我国各项事业进步的瓶颈。据相关资料显示【1 2 】，自2 0 0 0 年以来，我国能 源消耗以年均1 0 速率递增，其中7 0 的能源通过煤等矿物燃料燃烧来获取。氮 氧化物( n o x ) 做为矿物燃料燃烧的主要污染物之一，会导致大气污染并引发光 化学烟雾、大气酸沉降、水体富营养化等一系列环境问题及人体呼吸系统疾病等 健康风斛3 。5 】。而有学者 6 1 预测若不采取控制措施，我国n o x 排放量到2 0 2 0 年将 增至2 6 6 0 万吨一2 9 7 0 万吨。 众所周知，二氧化硫( s 0 2 ) 和n o x 是引起酸雨污染的主要原因。为有效遏 制酸雨污染的蔓延，“十一五”期间，国家基本完成了s 0 2 排放量削减1 0 的目标。 但由于n o 。排放量的快速增长基本抵消了国家在s 0 2 减排上的努力【_ 7 1 ，酸雨的污 染并没有得到明显改善，其污染类型也已从硫酸型向硝酸硫酸混合型转变。据 中国环保产业协会组织的中国火电厂氮氧化物排放控制技术方案研究报告及 部分学者统计分析【8 】，全国n o x 排放源头中有超过6 0 为火电厂和工业锅炉。鉴 于“十二五”期间国家将加大对n 0 x 的控制力度，其相关的控制技术已经成为继 烟气脱硫之后所面临的又一研究热点。选择性催化还原( s c r ) 和选择性非催化 还原( s n c r ) 是目前国际上已经实现商业运营的n o x 控制技术。但都存在投资 运行成本高，易产生二次污染，无自主知识产权等缺陷，甚至后者的n o x 脱除效 率也不甚理想 9 1 3 】。为此，在突破s c r 、s n c r 技术壁垒的同时，研发具有独立 自主知识产权、处理效果好、经济成本低等优点的烟气脱硝新技术迫在眉睫。 利用生物方法处理工业废气目前己成为各国工业废气净化研究的热点课题 之一 1 4 邯】。其净化n o ；的过程正是基于微生物废水硝化一反硝化和微生物净化 有机废气的基础上而建立的 1 8 】。具有处理效率稳定，无二次污染，设备简单， 能耗及运行费用低等特点【1 7 】。目前的研究都集中于直接氧化或直接还原( 反硝 化) ，并采用生物膜反应器作为主要的处理设备 1 9 珑】。但由于烟气中n o x 的成 分9 5 以上是一氧化氮( n o ) ，在水中溶解度低，受气液传质速率的限制，n o 难以进入液相介质中进而有效地被微生物所利用，使得n o 实际净化效率很低 【2 3 1 。这也成为了直接生物法净化烟气中n 0 x 实现工业化应用的瓶颈，目前直接 浙江大学博士学位论文第一章绪论 生物法主要处理一些气量小，n o x 浓度低的工业废气。根据表面更新理论，增加 气液相间更新频率可有效提高气液传质速率，从而提高n o 的溶解速率及在液相 中的含量。由于烟气中通常含有3 8 0 2 2 4 】，增加气液相间更新频率，也将增加 溶液中的溶解氧浓度，而溶解氧将抑制n o x 的还原过程。化学吸收不仅能有效 提高n o 气液传质速率，同时化学反应也能提高吸收的选择性，在增加n o 溶解 度的同时，不会增加烟气中其他组分在溶液的溶解度。作为化学吸收法之一的络 合吸收法较适于处理主要含n o 的燃煤烟气，在实验室条件下可以达到9 0 以 上的n o 脱除效率 2 5 1 。目前研究较为深入是亚铁