磁穩(wěn)流化床兩級生物還原耦合絡合吸收脫除煙氣中NOx研究.pdf

1、燃煤鍋爐煙氣排放的氮氧化物(NOx)是主要的大氣污染物之一。當其濃度超過一定限值,就會引起酸雨、光化學煙霧、臭氧層破壞、形成PM10和PM2.5、能見度降低等環(huán)境問題和影響人類健康。隨著其污染問題的日益嚴重和人們對環(huán)境問題的日益重視,有效脫除煙氣中的 NOx已迫在眉睫。絡合吸收結合生物還原法具有處理效果高、運行成本低、無二次污染等優(yōu)點,具有較好的應用前景。但目前有關該技術的研究大都采用游離混合菌種,尚存在系統(tǒng)中優(yōu)勢菌種密度小,穩(wěn)定性能差

2、,以及吸收液中的Fe(II)EDTA-NO對Fe(III)EDTA的生物還原過程具有很強的抑制作用等缺陷,導致微生物對Fe(III)EDTA的還原速率成為該體系的速率控制步驟。為克服上述缺陷,并提高生物還原速率,本研究提出了磁穩(wěn)流化床兩級生物還原耦合絡合吸收脫除煙氣中 NOx的集成新工藝。針對該工藝,本文研究了磁性微球固定化微生物還原Fe(III)EDTA和Fe(II)EDTA-NO的特性和傳質-反應動力學過程;確定了磁穩(wěn)流化床的操作條

3、件;初探了集成系統(tǒng)脫除煙氣中NO的工藝可行性;重點考察了各工藝操作參數對脫除NO的影響,并建立了集成系統(tǒng)脫除NO的動力學模型。
　　研究結果表明:磁性微球固定化微生物的還原性能以及對抑制劑的耐受性均高于游離微生物;Fe(II)EDTA-NO對磁性微球固定化鐵還原菌還原Fe(III)EDTA具有抑制作用,而Fe(II)EDTA對該過程的影響不明顯;Fe(III)EDTA對磁性微球固定化反硝化菌還原Fe(II)EDTA-NO幾乎沒有影

4、響,而Fe(II)EDTA可以促進 Fe(II)EDTA-NO的還原,因而有必要對吸收液進行分級還原。由固定化微球所引起的內擴散對Fe(III)EDTA和Fe(II)EDTA-NO還原過程的影響可忽略不計,該過程的速率限制步驟為生物還原反應。磁性生物微球還原Fe(III)EDTA和Fe(II)EDTA-NO均可用一級反應動力學模型進行描述。
　　磁性微球的最小流化速度和微球顆粒被流動相帶出反應器的逃逸速度之間的區(qū)域為磁穩(wěn)流化床的穩(wěn)

5、定操作范圍,增大磁場強度可有效擴大其操作范圍。外加磁場對Fe(II)EDTA-NO的生物還原過程具有促進作用,對Fe(III)EDTA的還原過程影響不大,但高強度的磁場會降低系統(tǒng)的NO去除效率。增加進氣NO濃度和進氣氣體流量會導致系統(tǒng)的NO去除效率降低,但可以增加系統(tǒng)的NO去除負荷。集成系統(tǒng)具有良好的O2耐受性,在考察范圍內,增大進氣O2濃度、SO2濃度和循環(huán)吸收液流量對集成系統(tǒng)脫除 NO的影響不大。增大吸收液量和Fe(II)EDTA濃

6、度有利于集成系統(tǒng)對 NO的脫除過程,但為了避免高濃度Fe(II)EDTA對生物再生絡合吸收劑的影響,需要選擇合適的Fe(II)EDTA濃度。集成系統(tǒng)的葡萄糖消耗量約為0.1 g/h。集成系統(tǒng)的停運閑置對其NO的去除過程影響不大。
　　該集成系統(tǒng)具有良好的操作穩(wěn)定性和高NO去除效率和去除負荷,連續(xù)運行21天,可維持90％左右的NO去除效率和61.42 g NO/(m3·h)的NO去除負荷,長期連續(xù)運行后,磁性生物微球的表面結構未發(fā)生