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NOx是光化学烟雾和酸雨的主要诱因之一,人为来源主要为火电厂烟气与汽车尾气的排放。生物滴滤法去除NOx是近年来备受广泛关注的高效低能耗的气体处理技术。本研究通过在广州某火电厂建立一套生物滴滤系统,采用特异驯化的的好氧反硝化菌作为接种体,对经电除尘和湿法脱硫后的烟气进行脱除氮氧化物的试验,揭示生物滴滤塔(BTF)内微生物种群多样性及群落结构的演替,为今后BTF工业放大装置的运行及微生态调控等方面提供理论依据。
结果表明,BTF经过挂膜启动阶段和微生物的适应期后,在烟气处理流量分别为120、180和240m3/h,NOx入口浓度为298.5~893.8 mg/m3,19~52℃的烟气环境下,NOx的去除率在64%~95%之间。电镜图片表明BTF内生物膜成熟后,微生物以长杆菌为主,同时有少量的短杆菌。通过对循环液的痕量金属离子检测表明,循环液中Ni,As,Cr,Cd,V和Hg远低于100μg/L,烟气中特有重金属离子没有对生物膜生长造成显著负面影响,BTF存在去除烟气中的Hg、Cd、Ni、Mn、Zn等金属元素的可能性。
采用聚合酶链式反应.变性梯度凝胶电泳技术(PCR-DGGE)研究微生物种群结构演替规律,发现微生物群落处在动态变化中,运行前期和中期微生物群落组成、数量和丰度存在明显的时空特征。微生物群落在适应烟气环境后,80天时形成以优势种群为主(突出的明亮条带)的微生物群落。与此相对应,此后处理流量为120~240 m3/h的烟气时,NOx脱除效率可达75%以上,微生物群落的变化与系统功能变化相一致。BTF运行前后的微生物群落系统发育分析结果表明,在生物膜中以克雷伯菌属(Klebsiella sp.)为优势菌种,同时存在假单胞菌(Pseudomonas pachastrellae)。在烟气环境下,两种菌属的微生物有很好的协同作用,并结合BTF的优化设计和操作,对污染物浓度波动大的锅炉烟气有平稳和高效的去除效果。