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《中国海洋大学》 2008年
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生物滴滤塔反硝化去除一氧化氮的研究

柳知非  
【摘要】: NO_x是主要大气污染物之一,不仅危害人体健康,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。传统的NO_x治理方法复杂、难度大、费用昂贵,世界各国都在努力寻找和研究NO_x的控制和治理新方法。本论文依据反硝化原理采用生物滴滤塔去除NO气体,研究在厌氧条件下用生物滴滤塔反硝化去除废气中NO的效果。 本论文采用亚硝酸钠为唯一氮源,利用污水处理厂活性污泥进行驯化得到反硝化菌群后,将其接种到活性炭和陶粒两种填料上进行挂膜。试验研究了碳源对去除效果的影响;并研究了不同填料、气体流量、喷淋液量、进气浓度、氧气含量及填料高度等因素对去除效果的影响;对去除过程的动力学进行了分析,并用实验数据进行了验证;对系统进行了停运闲置恢复性能试验,来考察系统的抗冲击负荷能力;在试验后期拍摄了电镜照片,对活性炭和陶粒两种填料生物膜上的生物相进行了观察、分析。实验结果如下: (1)碳源对生物滴滤塔去除效果影响明显,对于两种填料来说甲醇的反硝化速率均明显高于乙醇和葡萄糖,甲醇最适宜被用作反硝化过程中的碳源。 (2)在NO气体浓度小于1200 mg/m~3条件下,循环喷淋液量为0.05-0.15 L/min的试验范围内,不论是以活性炭为填料的生物滴滤塔还是以陶粒为填料的生物滴滤塔,喷淋液量对滤床的净化效果并没有显著的影响。 (3)在NO气体浓度小于1200 mg/m~3条件下,气体流量和NO进口浓度对NO的去除率影响显著。对于以活性炭为填料的生物滴滤塔来说,当气体流量为0.3 m~3/h,进口NO浓度小于1200 mg/m~3时,NO去除率基本在90%以上;当气体流量增大至0.9 m~3/h,进口NO浓度达到1000 mg/m~3时,NO去除率降至85%左右。对于以陶粒为填料的生物滴滤塔来说,当气体流量为0.3 m~3/h,进口NO浓度小于1200mg/m~3时,NO去除率基本在87%以上;当气体流量增大至0.9 m~3/h,进口NO气体浓度达到1000 mg/m~3时,NO去除率降至80%左右。 (4)填料层高度对去除效率有影响,无论是活性炭填料还是陶粒填料,最下层填料的去除效率最高,其余各层去除效率均依次减少,随着填料层高度的增加,总去除效率增大。本实验装置最下层填料对废气的降解量可达50%以上。 (5)在系统运行了11个月之后,活性炭填料的压降要比陶粒的大,但两个滴滤塔的总压降均较小,最大也不超过300 Pa。 (6)对于两种填料来说,当进气气体中氧气含量4%时,滴滤塔的净化效率变化较小,当氧气含量4%时,滴滤塔的净化效率迅速下降。 (7)系统在停运期间,停止通入NO气体,循环液正常喷淋(L=0.05L/min)。在恢复期间,试验条件设定为Q=0.3 m~3/h,L=0.05 L/min,NO的进口浓度保持在800 mg/m~3左右,试验结果表明:停运16h以内,对系统的去除效果没有影响;停运48 h以内,系统的去除效率可恢复到停运前的90%以上;停运360 h以内,系统的去除效率可恢复到停运前的70%左右。 (8)通过两种填料生物膜的电镜照片可知,活性炭生物膜中的生物相要比陶粒中的丰富,且数量也较陶粒的多。在活性炭生物膜中的主要菌种有杆菌、丝状菌和一些线虫,在陶粒生物膜中的主要菌种有杆菌和丝状菌,两种填料生物膜中最主要的菌种都是丝状菌。 (9)通过对实验结果的归纳,基于生物降解的一级反应动力学模型能比较好的与实验数据吻合。 对于活性炭填料净化NO废气的过程,ξ.α/Q与入口浓度C_(gi)的关系为(ξ·α)/Q=44561exp(C_(gi)/2000),适用范周C_g≤1200 mg/m~3。对于陶粒填料净化NO废气的过程,ξ.α/Q与入口浓度C_(gi)的关系为(ξ·α)/Q=44721exp(C_(gi)/2000),适用范围Cg≤1200 mg/m~3。 本试验表明利用生物滴滤塔反硝化混合菌种去除废气中NO,在技术上是可行的,这为该技术在工业上的进一步推广应用指明了研究方向。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:X701

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