Fe(Ⅱ)EDTA强化生物脱硝过程中络合态NO还原机理研究

Based on existing research, this project is aimed to explore the factors affecting the components of chelate complexes, including the components in the gas and liquid phase, the form of chelated NO, and the morphological changes of iron-containing compounds under different operating conditions. The formation and bio-reduction mechanism of chelated NO, and the inference between the reductions of chelated NO and other important reactions in the system would be clarified. The balance of carbon source consumption and iron transformation would be explored through analyzing the consumption mechanism of these key factors in the bio-reduction process. The growth characteristics, microbial community characteristics, and evolution of the microbial dominant flora are to be identified. The ultimate goal of this project is to establish a reliable system to remove the chelated NO efficiently. The objectives have widespread academic significance on exploring the typical microbial catalytic conversion of chemical complex and distribution characteristics of microbial flora. It could also provide a new approach for biological treatment of chemical complex pollutants and flue gas denitrification.

本项目基于已有的研究基础，探明该反应体系气，液相组成的变化对络合产物比例的影响，分析体系在不同运行条件下，NO络合物及含铁化合物的形态变化等对络合态NO生成的影响；络合态NO生成，生物转化的还原机理，明确络合态NO的生物还原途径,确定络合态NO还原反应与系统其它重要反应的竞争抑制关系；剖析碳源，Fe(II)等关键因素在络合态NO生物还原过程中的消耗和利用机制,分别建立碳源消耗和铁转化的平衡；鉴定不同还原条件下反应器生物膜上的优势生物菌属，解析生物膜生长特性及微生物群落特征，最终建立络合态NO及其还原产物与工艺条件，实现络合态NO的高效去除。这一研究目标对典型化学络合物的微生物催化转化机理，该体系的微生物菌群分布特征等相关科学问题的探究具有普遍的学术意义。为工业废气脱硝和化学络合污染物的生物处理提供一种新的途径。

本项目提出基于生物强化的化学吸收处理烟气中NOx的方法，实现脱硝效率的提高。系统分析了该反应体系气、液相组成的变化对络合产物的影响；详细阐述了络合态NO的生物还原途径及其生物转化的还原机理，络合态NO主要以N2的形式释放，尾气中无N2O产生；定量研究了碳源，Fe(II)等关键因素在络合态NO生物还原过程中的消耗和利用机制，铁还原反应和络合态NO还原反应均受到乙酸产物积累的抑制。碳元素平衡分析显示，超过一半的碳以CO2的形式排放，液相中的碳主要以乙酸的形式存在；鉴定出不同还原条件下反应器生物膜上的优势生物菌属，解析了生物膜生长特性及微生物群落特征。在整个O2浓度负荷提高的过程中，Escherichia coli在生物还原系统中占优势地位；建立了基于气-液-生物相复杂体系的传质-反应动力学模型，对多相多组分过程进行模拟，获取了反应速率常数等基础数据，实现集成系统全过程调控的模型化。通过本项目的研究，识别出了生物还原耦合化学吸收体系中一系列关键因素和作用机制，为中小型工业锅炉烟气脱硝提供了一种新的思路，并为该技术的工业应用提供了坚实的数据基础和强有力的理论支撑。