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三维电极生物膜法还原NO_x络合吸收产物

高琳  
【摘要】:基于络合吸收-生物还原法烟气脱硝技术和电极生物膜技术的研究,本课题创新性地利用三维电极生物膜反应器,还原NOx络合吸收产物的主要组成部分Fe(Ⅱ)EDTA-NO和Fe(Ⅲ)EDTA,旨在同时提高微生物还原Fe(Ⅱ)EDTA-NO和Fe(Ⅲ)EDTA的速率。 对分别以活性炭颗粒和石墨颗粒为阴极填充粒子的两个反应器挂膜,通过比较生物成膜情况、还原效果、体系稳定等因素,确定石墨颗粒为更合适的阴极填充粒子。在以石墨颗粒为阴极填料的三维电极生物膜反应中,考察外加有机物葡萄糖浓度和电流密度对Fe(Ⅲ)EDTA和Fe(Ⅱ)EDTA-NO生物还原速率的影响,从而选择经济有效的反应器运行条件为葡萄糖浓度1000mg/L、电流20mA。 在挂膜完成后,比较了电化学作用、生物膜作用、三维电极生物膜作用对NOx络合吸收产物的不同还原效果,发现三维电极生物膜作用的还原优势明显,而且电极构造由二维到三维的改进,使得Fe(Ⅱ)EDTA-NO和Fe(Ⅲ)EDTA的微生物还原效果都有了显著提升,12h的还原效率可分别达91.4%和80%。 初步分析了三维电极生物膜反应器内Fe(Ⅲ)EDTA和Fe(Ⅱ)EDTA-NO的生物还原途径,发现Fe(Ⅱ)EDTA-NO的还原主要以Fe(Ⅱ)EDTA为电子供体,Fe(Ⅲ)EDTA的还原同时利用阴极产生的氢和有机物葡萄糖为电子供体。研究了NOx络合吸收产物中Fe(Ⅱ)EDTA-NO和Fe(Ⅲ)EDTA的不同比例对系统还原性能的影响,发现两种底物存在相互抑制作用。 在连续运行方式下考察了三维电极生物膜反应器对Fe(Ⅲ)EDTA和Fe(Ⅱ)EDTA-NO的还原效率、处理负荷等,研究发现电流的减小对两种底物Fe(Ⅱ)EDTA-NO和Fe(Ⅲ)EDTA的还原基本没有影响;当进口溶液中的碳源浓度降至零,反应器的还原性能显著下降,表明反应器中微生物以异养为主。


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