利用DNRA途径同步烟气脱硫脱硝并硫氮共资源化过程特性和调控

Nowadays, global atmospheric pollution is serious. The synchronous flue gas SO2 and NO removal technology with low running costs and good performance is one of the promising settlement in air pollution control. In this study, the synchronous flue gas desulfurization and denitrification by chelate absorption and biological reduction is improved to achieve SO2 and NO recovery. Based on microbial DNRA process and chemical NH4+ formation reaction, Fe(II)EDTA-NO and Fe(III)EDTA generating from chelate absorption denitrification are reduced to NH4+ and Fe(II)EDTA. Then Fe(II)EDTA is returned to NO scrubber for reuse and the NH4+ is used for SO2 removal in which (NH4)2SO4 can be formed. In static batch experiments and reactor experiments, the nitrate (or Fe(II)EDTA-NO ) reduction by DNRA will be investigated to illustrate the factors and control measures of DNRA. Meanwhile, the enhancing effects of sulfide, Fe0, activated carbon on DNRA process and the mechanism of chemical NO reduction to NH4+ are elaborated. The characteristics of microbial community with DNRA capacity are ascertained to establish the relationship between microbial community structure and function. The response mechanism of microbial community for external factors is also illustrated. The above study may provide the theoretical basis and technical base for synchronous flue gas desulfurization and denitrification combined with sulfur and nitrogen recovery.

目前，全球大气状况堪忧，开发运行成本低、性能良好的烟气同步脱硫脱硝技术是该领域的发展方向之一。本课题在生物结合络合吸收同步脱硫脱硝工艺研究基础上，利用DNRA过程和化学产氨反应，将络合脱硝产生的Fe(II)(EDTA)-NO还原为NH4+和Fe(II)(EDTA)，NH4+用于脱硫并副产硫酸铵，再生后的Fe(II)(EDTA)溶液返回到脱硝吸收器重复使用，实现SO2和NO的共同资源化。通过静态和反应器试验，以硝酸盐（或Fe(II)EDTA-NO）为基质进行DNRA过程研究，阐明络合态NO的DNRA途径影响因素和调控措施，明确硫离子、零价铁、活性炭等对DNRA过程的强化效果和NO化学产NH4+机制，探明络合态NO异化还原产NH4+体系微生物群落特征，揭示菌群结构与功能之间的关系，明确其对外界因素的响应机制。为利用DNRA途径同步烟气脱硫脱硝并硫氮共资源化技术的应用提供理论依据和技术基础。

针对烟气同时脱硫脱硝技术和废气处理产物资源化的技术需求，本文开展了利用DNRA途径同步烟气脱硫脱硝并硫氮资源化技术的研究。.考察了菌株Desulfovibrio sp. CMX的DNRA性能和影响因素。结果表明， NO3-和NO2-的最终NH4+生成率分别为85.8%和97.3%。酵母浸粉为最佳外加氮源，最佳初始接菌量为20 mg/L，当初始硝酸盐浓度为10 mmol/L时最佳碳源加入量为5 mL/L。氯化铵浓度对菌株的DNRA过程没有影响。S2-对该菌株生长和DNRA过程有明显的抑制作用。.菌株Shewanella sp. RQs-106可以还原NaNO2为铵，具有良好的DNRA性能。通过批次实验确定了菌株进行DNRA过程的适宜条件：碳源为乳酸钠，C/N比为20，温度为30℃，pH为7。此外，对DNRA进行强化探索，初始添加5~20mM的氯化铵会促进菌株的DNRA过程，添加0.5g/L的酵母浸粉以及50μmol/L的AQS、AQDS和核黄素会使得菌株降解亚硝氮的速率加快一倍。.实验分别从零价铁剂量、粒径和溶液pH研究了零价铁对菌株Desulfovibrio sp.CMX的DNRA过程强化。确定了适宜的反应条件，分析了零价铁强化菌株DNRA过程和零价铁和亚硝酸盐化学反应产铵的反应机制。.研究了异养硝酸盐厌氧反应器和自养硝酸盐厌氧反应器的DNRA过程实验。实现异养硝酸盐厌氧反应器运行中硝酸盐主要产物为氨态氮，实现DNRA转化硝酸盐的途径。自养硝酸盐厌氧反应器的研究，为探索硫自养和铁自养硝酸盐还原为铵过程提供了数据支持。.在厌氧移动床生物膜反应器中进行同步还原硫酸盐和Fe(Ⅱ)EDTA-NO，两种物质的去除效率分别可以达到96 %和92 %。提高进水中的Fe(Ⅱ)EDTA-NO浓度以及外加Fe(Ⅲ)EDTA，使硫酸盐还原产物主要为单质硫。本研究为烟气脱硫产物的资源化提供更多的途径。.寻找了合适的具有络合NO和氧气功能的钴络合剂，研究了组氨酸合钴络合剂吸收烟气中NO的性能和转化产物，研究了菌株Paracoccus versutus LYM还原硝酸盐和三价钴的过程特性和影响因素。为络合法烟气脱硝寻找到了一种可替代易氧化的Fe(II)EDTA的新型络合剂。.上述研究对实现反应器中硝酸盐和脱硝产物的转化产物为氨态氮，从而为同步烟气脱硫脱硝并硫氮共资源化技术提供数据支持和理论依据