生物法净化低浓度nox废气的基础应用研究

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1、昆明理工大学硕士研究生学位论文摘要摘要NOx废气是造成大气污染的主要污染物之一，不仅对人体健康造成危害，同时也是造成酸雨、光化学烟雾和引起气候变化的主要原因之一。NOx排放面广，传统的NOx治理方法复杂、难度大、费用昂贵。本研究将生物法废气净化技术与NOx控制技术结合起来，依据生物硝化反应的原理，研究在好氧条件下采用生物膜填料塔净化低浓度NOx废气。主要内容与研究结果如下:木实验采用活性污泥驯化液，在生物膜填料塔内只需40天就可获得以自养硝化细菌为优势菌种的生物膜，NOx的净化效率可保持在86%-91%之间。实验表明证明NaHCO:是较好的缓冲剂。生物膜填料塔对

2、浓度变化的N02和NO净化效率较为稳定。N02和NO的生化去除量与进气浓度的增加而线性增加，呈良好的线性关系。随气体流量的增大，生物膜填料塔对N02和NO的净化效率迅速下降。随液体喷淋量增加，N02和NO的净化效率逐渐增大，但当喷淋量过大时NO的净化效率反而会减小。pH值在短时间内由9.。降至5.3对N02和NO的净化影响较小。废气中C02浓度由0%增加至10%,循环液pH值己从8.0降到6.7,NO的净化效率略有减小。在室温条件下，在气体流量为0.2m3/h,体空塔停留时间为90秒、pH值为8.0-8.3,循环液喷淋量为7-15L/h白勺条件下，生物膜填料塔对

3、Nq和NO的最大净化效率分别可达%.8%和89%。生物膜填料塔对N02和NO的生化去除量最大分别可达179g/m3.h和69g/m3.ho在好氧条件下硝化法净化NOx废气的反应产物主要为N02一和N03-。其中约80%为N03,其余主要为N02-}N03-浓度高达81.70-91.99留Lo硝化细菌对高浓度的N03一和N02一表现出了较强的耐受能力。填料上的生物膜经取样鉴定其优势菌种为产碱假单胞菌(Pseudomonasalcaligenes)，是一种以自养硝化为主兼性异养的细菌。研究发现在挂膜成功后的实验中和重新挂膜实验中发现:当不投放有机物时，NOx的净化效

4、率呈下降趋势;当定期投放微量有机物时，NOx的净化效率得到稳步提高，自养硝化作用的活性得到激发;但当有机物投放量增加时，又反而会抑制自养硝化作用，短期可促进异养硝化作用。异养硝化可降解NOx废气，但这种作用在本实验条件范围内非常不稳定，最终反而会破坏生物膜填料塔的自养硝化微生态环境，造成反应器性能下降。在厌氧条件下生物膜填料塔净化NO实验结果表明:当气体空塔停留时间为昆明理工大学硕士研究生学位论文摘要90秒时，NO的净化效率最高可达65%。反应器的净化效率随NO浓度的增加有明显减小的趋势。对比研究表明，在本实验条件范围内，生物膜填料塔在好氧条件下硝化法净化NOx

5、废气的处理效果明显优于厌氧条件下应用反硝化法净化NOx废气的净化效果。通过物料衡算得到硝化法净化NOx废气时，去除每公斤NOx-N需消耗6.4公斤NaHC03。最佳的C一有机物/N-NOx的摩尔比应为1:310动力学模式验证研究表明，课题组前期建立的“吸附一生物膜”理论的动力学模式对好氧条件下硝化法净化低浓度NO废气也同样具有很好的适用性。利用该动力学模式对NO浓度以及NO生化去除量的模拟计算值和实验值之间均有很好的拟合性〔R>0.98),因此可以在实际工作中利用该动力学模式来描述在好氧条件下在生物膜填料塔中应用硝化法来净化低浓度NOx废气的生物净化处理过程。本

6、研究的创新之处在于:1首次用生物膜填料塔硝化净化NOx废气;2.首次提出微量有机物对自养硝化净化NOx的促进作用;3.首次发现当有机物量增加时，自养硝化作用遭到破坏，NOx的净化主要由异养硝化承担;4.首次验证“吸附一生物膜”理论对硝化法净化低浓度NO废气的适用性。关健词:生物法废气净化技术;硝化反应;生物膜填料塔;低浓度NOx废气;吸附生物膜理论;动力学模型;模拟研究昆明理工大学硕士研究生学位论文AbsctactAbstractNOxisofoneofmajorairpolutants，causingacidrain,beingharmfultohumanhe

7、alth,resultinginthephotochemistrysmokeandenvironmentandclimatechange.NOxemissionscomefromdifferentsources.ConventionalNOxtreatmenttechnologiesareinefficient,complexandexpensive.Accordingtothenitrificationprinciples,thisthesisusedbiotricklingfiltertotreatlowconcentrationofNOxincontami

8、natedairstre