BioDeNO_x工艺中两种优势还原菌种DL-1、FD-3的分离鉴定及性能研究

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氮氧化物(NOx)过量排放所造成的危害已经受到广泛关注,而我国是以煤炭为主要能源的国家,90%以上的NOx来源于矿物燃料燃烧后所产生的烟气排放,而NOx中95%以上是难溶于水的NO,更增添了去除难度。目前烟气脱氮最常用的是催化还原法,虽然去除效率较高,但存在费用较高、催化剂易失活、产生二次污染等诸多缺点,其它方法其可行性与经济性还有待进一步研究。因此,寻找一种高效、安全、无二次污染的NOx脱除技术已经迫在眉睫。化学吸收络合生物还原法(BioDeNOx)是一种有应用前景的烟气脱氮新方法,但优势还原菌种的种类和还原特性尚需深入研究。本文通过分离纯化得到两株可用于BioDeNOx工艺的高效还原菌种,经16SrDNA鉴定,两株菌种均为克雷伯氏菌,其中反硝化菌Klebsiella Trevisan DL-1具有很好的还原FeII(EDTA)-NO的能力,铁还原菌Klebsiella Trevisan FD-3对FeⅢ(EDTA)具有高效还原性能,并测定了两种优势菌种的生长特性;考察了环境条件和吸收液中共存离子对DL-1还原FeII(EDTA)-NO和FD-3还原FeⅢ(EDTA)的影响,以及铁还原菌FD-3对FeII(EDTA)-NO、NO3-及NO2-的还原能力;建立了微生物细胞生长与底物浓度之间的动力学模型,从而为本课题组后续的BioDeNOx工艺运行打下较好的前期基础。主要得到以下研究结果:菌种DL-1能够高效还原吸收NOx过程中形成的FeⅡ(EDTA)NO;葡萄糖比乙醇、醋酸盐等更适合作为DL-1在反应体系中的外加碳源;DL-1能适应的温度、pH值范围较宽,分别为35-55℃和4.4-9.0;络合吸收液中同时存在的S2-会对DL-1还原FeⅡ(EDTA)NO产生抑制,且随着S2-添加浓度增加,抑制作用增强;SO32-会与FeII(EDTA)-NO发生反应从而促进FeII(EDTA)-NO的生物还原过程;而NO3-、SO42-对FeII(EDTA)-NO还原过程没有明显影响,NO2-对FeII(EDTA)-NO还原呈低浓度下促进、高浓度下抑制的现象,但抑制作用会随着时间的延长而逐渐消除,原因可能是DL-1本身就是一株反硝化细菌,也能够利用NO3-和NO2-进行反硝化作用;采用Luedeking-Piret模型建立了细菌生长与底物还原之间的关系,发现底物FeII(EDTA)-NO浓度超过8mmol/L时,该底物对微生物的生长具有抑制作用。菌种FD-3能有效地还原脱除NOx过程中形成的FeⅢ(EDTA),且FD-3能适应的温度、pH值范围较宽,分别为35-55℃、5.0-9.0;吸收液中同时存在的S2-会显著的抑制该细菌对FeⅢ(EDTA)的还原,但却会刺激细胞生长;FeⅢ(EDTA)的还原和细胞生长均随培养液中SO32-浓度的升高而降低,SO42-对FeⅢ(EDTA)还原过程没有明显影响,而NOⅢ3-对Fe(EDTA)还原和细胞生长都有一定的促进作用,可能是由于驯化过程使用硝酸根作氮源而使细菌能够较好的利用硝酸根;NO2-对FD-3还原FeⅢ(EDTA)呈低浓度下促进、高浓度下抑制的现象,但抑制作用会随着时间的延长而逐渐消除,同时NO2-对细菌生长也有一定的抑制作用。另外,该细菌对FeII(EDTA)-NO、NO3-及NO2-都有一定的还原能力;基于Logistic方程建立的动力学模型能够较好的解释细菌生长与FeⅢ(EDTA)还原之间的关系。
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