双塔串联式生物法同时去除SO2和NOx的工艺基础研究

SO2、NOx是目前大气环境中污染十分严重的气体物质,是世界大部分地区酸雨形成的主要因素。近年来,生物法脱硫脱氮由于具有工艺设备简单,能耗低,运行费用低,二次污染少等优点,迅速成为目前国内环境领域的研究热点之一。.本项目结合前期的研究基础和经验，针对前期生物法同时脱硫脱氮研究中遇到的有关问题，如对烟气中低浓度SO2和NOx的联合去除率低，副产品分离、处置利用困难等，拟探索建立双塔串联式生物法同时脱硫脱氮的新型工艺技术，研究获得适用于该工艺的高效菌种及复合菌群，确定最佳工艺参数，讨论工艺副产品的应用途径，探讨双塔串联式生物法同时脱硫脱氮的过程机理及动力学模型，以获得一项在现阶段具有先进水平且应用前景良好的工业废气微生物法同步脱硫脱氮实用新技术，并为该技术在微生物菌种及应用条件方面奠定坚实的基础。

本项目针对前期生物法同时脱硫脱氮研究中遇到的有关问题，如对烟气中低浓度SO2 和NOx 的联合去除率低，副产品分离、处置利用困难等，建立了双塔串联式生物法同时脱硫脱氮的新型工艺技术，通过对最佳工艺参数的研究，确定在脱硫塔进口气体SO2浓度为600-3600mg/m3，NOx浓度为2500-3700mg/m3，气体流量Q为0.15m3/h，循环液流量L为10-12L/h、温度T为21-23℃、循环液pH为1.0；脱氮塔进口气体NOx浓度为2000-3400mg/m3，SO2浓度为0 mg/m3，气体流量Q为0.1m3/h，循环液流量L为10-12L/h、温度T为21-23℃、循环液pH为7.0-7.2的条件下，系统的SO2净化效率为100%，NOx净化效率最高可达90%以上，并得出了工艺流程图，确定乙酸钠是最适宜的外加碳源。讨论工艺副产品的应用途径，将脱硫塔中的副产物用于氧化铜矿浸出，Cu浸出率为28.37%，并针对其中含有少量NO3-，不利于铜后续回收工艺的问题，探索反硝化去除副产物中的硝酸根，并初步得到可行性；将脱氮塔的副产物用于钾肥的制取。稳定运行3个月后，采用PCR、DGGE技术对双塔的生物膜内微生物种群结构进行分析研究，得出用于净化废气中NOx的脱氮生物膜填料塔中的微生物优势种群分属于：硝化杆菌属Nitrobacter sp.、热单胞菌属Thermomonas sp.、不动杆菌属Acinetobacter sp.、绿弯菌属Chloroflexus sp，其中，将NOx氧化成NO3-的功能菌主要有亚硝酸盐氧化菌（即硝化杆菌属Nitrobacter sp.）。并得到脱N柱细菌16S rRNA序列分析；脱硫生物膜填料塔中的微生物尽管生长于酸性环境，但是发现的微生物为中性菌，没有发现嗜酸性菌及与硫氧化相关的微生物。通过对工艺在不同O2含量下脱硫脱氮性能的考察，得出双塔串联工艺中脱氮塔生物膜中发挥反硝化作用的异养菌多属于好氧反硝化菌。通过对实验数据的拟合，得出原有的“吸附-生物膜”理论及其动力学模型，对于本工艺仍然具有较好的适用性。.项目组按计划完成了研究工作，并取得了预期研究成果。项目组目前发表研究论文10篇，申请发明专利2项(授权1项)，培养研究生4人。该研究为建立具有先进水平且应用前景良好的微生物法同步脱硫脱氮实用新技术在微生物菌种及应用条件方面奠定坚实的基础。