EDTA对生物转鼓的NO废气净化效率的影响

生物转鼓过滤器(Rotating Drum Biofilter,RDB)是一种能有效净化氮氧化物废气的新型生物反应器,但在之前的实验发现,由于NO在液相中的低溶解度降低了NO在RDB中的传质效果,从而影响其去除效率。改善气液传质速率是整个反硝化降解NO过程的关键步骤,实验用CuⅡ(EDTA)、ZnⅡ(EDTA)、MgⅡ(EDTA)和FeⅡ(EDTA)等络合剂添加到营养液中,利用NO能与络合剂结合的原理,使得NO能快速溶于液相,从而使NO去除效率由原来平均85%提高到98%。     

络合剂Fe(Ⅱ)EDTA对微藻络合体系的影响

高昂的微藻培养成本限制了微藻能源的大规模工业化生产。从降低微藻培养成本的角度出发,将能源微藻的培养与烟道气中脱除NO的两个过程耦联,并使用络合剂Fe(Ⅱ)EDTA提高NO吸收效率。研究通过设置不同的络合剂浓度来观察NO的去除效果和对藻细胞生长、油脂积累的影响。实验发现,络合剂会被系统中的氧化剂氧化而失去络合能力,但微藻可将Fe(Ⅲ)还原成Fe(Ⅱ),系统达到Fe(Ⅱ)浓度平衡,具备持续高效去除NO的能力。当络合剂浓度为20 mmol/L时,系统出口处检出的NO浓度为93 mg/L,NO去除率为76.75%。实验结果还发现,高浓度络合剂不利于微藻细胞的生长和油脂积累,系统反应24 h后两种对应的光密度(OD值)和油脂含量分别为0.82、9.93%和0.69、8.89%。因此,在构建微藻-络合剂体系中,初始络合剂浓度应兼顾NO的去除和细胞生长代谢、油脂积累,使系统效果达到最优。     

Fe(Ⅱ)EDTA络合剂吸收NO的研究

在鼓泡反应器中,以Fe(Ⅱ)EDTA络合剂溶液为吸收液,给定NO与SO2的初始浓度分别为330 mg/m3与4 850 mg/m3,研究了温度、络合剂浓度等对Fe(Ⅱ)EDTA吸收NO的影响。结果表明,吸收液初始pH为6.5,温度为50℃,络合剂浓度为0.01 mol/L时,脱硝率可达到62.5%。并且得到Fe2+:EDTA=1∶1.5时脱硝率最好。SO2对络合剂单独脱硝有促进作用,可使脱硝率长时间保持在45%以上。在Fe(Ⅱ)EDTA溶液中添加4%氨水,对同时脱硫脱硝有一定的积极作用。     

生物转鼓过滤器反硝化去除NO过程中微生物群落结构多样性解析

采用PCR-DGGE技术分析了生物转鼓过滤器(RDB)反硝化去除NO过程中的微生物多样性.研究结果表明,RDB中存在16种优势菌,并且沿填料径向不同位置的DGGE图谱差异性不大,细菌群落结构具有较高相似性.通过DGGE图形比较和微生物群落生物多样性指数计算,发现在RDB内加入CuⅡ(EDTA)络合剂后,NO去除率上升,而微生物群落多样性先增加后又下降,但群落结构变化不显著.对DGGE图谱中8条主带进行回收、扩增、克隆和测序,结果显示RDB中微生物群落主要由Cytopahga-Flexibacteria-Bacteroides(CFB)group Bacteroides、β-Proteobacterium、γ-Proteobacterium和Clostridium sp.组成.反硝化功能与条带G-5(属于γ-Proteobacterium)和G-6、G-8(属于β-Proteobacterium)所代表的菌种相关,相似性≥98%.G-3序列与GenBank数据库中2个最相似序列的相似性只有93%和92%,表明这个条带所代表的微生物可能为新的未培养微生物.     

氨水/FeⅡEDTA溶液同时脱硫脱硝实验研究

在间歇鼓泡反应器中,采用FeⅡEDTA复配氨水对协同吸收SO2和NO进行了研究,研究过程中考察了NH3-NH+4的浓度、吸收液温度、初始pH值、络合剂浓度及种类对SO2和NO吸收效果的影响.结果表明,当NH3-NH+4的浓度小于2.1412 mol·L-1时,NO的脱除率随着NH3-NH+4浓度的增加而增大,当NH3-NH+4的浓度大于2.1412 mol·L-1以后,由于过多的硫酸根的影响,对NO的吸收有抑制作用;温度的升高不利于SO2和NO的吸收;随着pH值由小到大的变化,FeⅡEDTA在液相中的组成形态发生改变,其络合能力在pH为6.5时达到最大值;络合剂浓度增加,脱硝率随之增加.当FeⅡEDTA浓度增加到0.03 mol·L-1以后,脱硝率的增长趋势随着络合剂浓度的增大变缓;与氯化钴、高锰酸钾、三乙醇胺、尿素和氨水复配后的溶液吸收NO过程相比较,FeⅡEDTA络合剂对NO的脱除率明显高于其他添加剂,是最佳的氨水复配络合吸收剂.根据实验结果,本系统中最佳协同脱除SO2和NO的工艺条件为:NH3-NH+4浓度为2.1412 mol·L-1,吸收温度为50℃,pH为6.5和FeⅡEDTA浓度为0.03 mol·L-1.     

D201树脂负载[Fe(Ⅱ)EDTA]2-脱除NO过程研究

通过D201(Cl型)树脂的离子交换作用,将[Fe(Ⅱ)EDTA]~(2-)嫁接到树脂骨架上,并以此研究该树脂对NO的吸收过程和脱除效果.主要考察了D201(Cl型)树脂嫁接[Fe(Ⅱ)EDTA]~(2-)过程中[Fe(Ⅱ)EDTA]~(2-)负载量、EDTA与Fe~(2+)物质的量比、络合液p H、抗氧化剂复配体系等因素对改性树脂脱除NO的影响.结果表明,D201(Cl型)树脂负载[Fe(Ⅱ)EDTA]~(2-)能够有效地脱除NO,树脂表面残留的络合液在脱除NO过程中起到关键作用,它为NO进入树脂内部反应提供了通道;NO脱除效果随着[Fe(Ⅱ)EDTA]~(2-)负载量的增加而提高,70 g树脂饱和负载量为12.5~15.0 mmol;当络合液EDTA与Fe~(2+)的物质的量比为1.5、p H=6时,得到的负载[Fe(Ⅱ)EDTA]~(2-)树脂脱除NO的效果最好;烟气中的氧气对NO脱除效果影响极大,加入0.02 mol·L~(-1)抗坏血酸的复配体系能够较好地减缓氧气的影响;红外分析结果证明,[Fe(Ⅱ)EDTA]~(2-)和SO_4~(2-)一起参与了树脂离子交换过程;BET分析表明,D201树脂负载前后孔结构没有变化,树脂的大孔结构提供了较大的NO吸收接触面积.     

多种金属络合剂强化湿法脱硝对比实验研究

在鼓泡反应塔中,对铜、钴络合物以及FeⅡCit络合脱硝展开对比实验研究。介绍了3种络合剂脱硝机理,通过对吸收液的制备和吸收效果的比较,发现亚铁螯合物的脱除效果明显优于铜络合物和钴络合物。[Cu(NH3)4]SO4和[Co(NH3)6]Cl2的脱除效率分别优于CuⅡEDTA和Co Cl2、CoⅡEDTA。综合比较认为,FeⅡCit因柠檬酸的价格优势和环境友好性是可优选的脱硝络合剂。在最优条件下,1 min时,FeⅡCit溶液对NO脱除效率为58.54%,6 min后脱除效率降为51.35%。     

硫酸盐和Fe(Ⅱ)EDTA-NO/Fe(Ⅲ)EDTA厌氧还原过程特性及微生物群落分析

在生物法烟气脱硫技术(Bio-FGD)和络合吸收生物还原脱硝技术(BioDeNO_x)基础上,提出了生物结合络合吸收同步脱硫脱硝的工艺思路,该工艺利用加入Fe(Ⅱ)EDTA的碱性吸收液同时吸收烟气中的二氧化硫(SO_2)和一氧化氮(NO).本研究在厌氧反应器中实现烟气脱硫脱硝吸收产物硫酸盐和Fe(Ⅱ)EDTA-NO/Fe(Ⅲ)EDTA的同步去除.结果表明,水力停留时间为16 h,p H维持在7.0时,硫酸盐的平均去除率为95.16%,Fe(Ⅱ)EDTA-NO的平均去除率为96.61%.硫酸盐的还原产物主要以液相中硫离子和气相中硫化氢的形式存在,Fe(Ⅱ)EDTA-NO的最终还原产物为N2.反应运行的各个阶段均可实现Fe(Ⅲ)EDTA的还原,但还原率会随HRT降低而下降.第5阶段反应器中主要的硫酸盐还原菌为Desulfomicrobium,同时存在异养反硝化菌Pseudomonas与两种硫自养反硝化菌Sulfurimonas与Sulfurovum,并发现了两种具有还原单质硫功能的菌属Thermovirga与Mesotoga.     

FeⅡEDTA络合-Na2SO3还原吸收NO性能

为研究FeⅡEDTA络合-Na₂SO₃还原吸收NO性能,对制备参数〔pH、V(FeⅡEDTA)(FeⅡEDTA溶液用量)、初始c(FeⅡEDTA)、n(FeⅡ)∶n(EDTA)〕和操作条件〔温度、φ(O₂)、烟气流量、入口ρ(NO)〕及SO₃2-〔以c(Na₂SO₃)计〕进行了考察,并采用FT-IR(傅里叶红外光谱仪)和Raman(拉曼光谱仪)等表征手段对吸收体系进行表征.结果表明:①pH和初始c(FeⅡEDTA)对NO络合吸收量影响较显著,V(FeⅡEDTA)和n(FeⅡ)∶n(EDTA)次之.在pH为3～9的范围内,NO络合吸收量先增加后降低,pH为7时达到最大(0.502 mol/mol);初始c(FeⅡEDTA)由0.005 mol/L增至0.025 mol/L,NO络合吸收量随之增加了0.198 mol/mol.②温度和φ (O₂)的升高不利于NO吸收,当温度由30 ℃升至60 ℃、φ (O₂)从0%增至6%,NO络合吸收量却分别降低了71.69%、63.3%;此外,烟气流量和入口ρ (NO)的增加对NO络合吸收量也无显著影响.③SO₃2-的存在显著提高了FeⅡEDTA高效络合NO吸收时间.结合试验结果确定最佳反应条件:pH为7、V(FeⅡEDTA)为550 mL、初始c(FeⅡEDTA)为0.020 mol/L、n(FeⅡ)∶n(EDTA)为1∶1.0、温度为30 ℃、烟气流量为900 mL/min、无氧、c(Na₂SO₃)为0.20 mol/L,此时,NO络合吸收量为1.099 mol/mol,NO最大脱除率达到96.98%.研究显示,溶液中n(FeⅡEDTA)∶n(NO)对络合吸收NO起到主导作用,同时SO₃2-对FeⅡEDTA(NO)还原作用是促进NO吸收的重要机制.      

Fe+3(EDTA)还原菌的分离及其性能

从还原NO络合吸收液的混合微生物中分离得到一株克雷伯氏菌(FR-1).考察了氮源量、碳源及其添加量、菌体接种量、pH值和温度对该菌种生长和对Fe 3(EDTA)还原特性的影响.结果表明,菌种FR-1生长适宜的氮源量为100mg/L;以葡萄糖为碳源对微生物生长和Fe 3(EDTA)还原均有利,其添加量为800mg/L时还原效果最好;在接种量为100mg/L时,菌种FR-1生长最好,对Fe 3(EDTA)还原效率随菌体接种量的增加而增大;菌种FR-1生长和对Fe 3(EDTA)还原的最佳温度为40℃;在考察的初始pH值(5.0~8.5)范围内,细菌生长随pH值升高而下降,而对Fe 3(EDTA)的还原随pH值升高而增加.     

络合吸收脱除NO体系中FeⅢ(EDTA)的生物还原

利用驯化得到的微生物还原Fe^Ⅲ(EDTA)的研究结果表明,葡萄糖比乙醇和甲醇更适合于作为该体系的碳源;由于硝酸盐在反应过程中对Fe^Ⅲ(EDTA)的微生物还原形成抑制,选择铵盐为微生物生长的氮源;反应最适pH值范围为6~7;温度在30℃~40℃范围之间变化,Fe^Ⅲ(EDTA)还原率相差不大,温度大于40℃以后,还原率随温度升高而下降.碳源量和菌体接种量满足还原反应需要即可,过量碳源或菌体接种量对还原率没有明显的促进作用.在实验考察的浓度范围内,FeⅢ(EDTA)的生物还原符合1级反应动力学,最大反应速率γ_max=1.3 mmol·(L·h)^-1,半饱和速率常数k_m=53.5 mmol·L^-1.     

Dissimilatory reduction of FeIII (EDTA) with microorganisms in the system of nitric oxide removal from the flue gas by metal chelate absorption

In the system of nitric oxide removal from the flue gas by metal chelate absorption, it is an obstacle that ferrous absorbents are easily oxidized by oxygen in the flue gas to ferric counterparts, which are not capable of binding NO. By adding iron metal or electrochemical method, Fe^Ⅲ (EDTA) can be reduced to Fe^Ⅱ(EDTA).However, there are various drawbacks associated with these techniques. The dissimilatory reduction of Fe^Ⅲ(EDTA) with microorganisms in the system of nitric oxide removal by metal chelate absorption was investigated. Ammonium salt instead of nitrate was used as the nitrogen source, as nitrates inhibited the reduction of Fe^Ⅲ due to the competition between the two electron acceptors. Supplemental glucose and lactate stimulated the formation of Fe^Ⅱ more than ethanol as the carbon sources. The microorganisms cultured at 50~C were not very sensitive to the other experimental temperature, the reduction percentage of Fe^Ⅲ varied little with the temperature range of 30-50℃.Concentrated Na2 CO3 solution was added to adjust the solution pH to an optimal pH range of 6-7. The overall results revealed that the dissimilatory ferric reducing microorganisms present in the mix-culture are probably neutrophilic, moderately thermophiUc Fe^Ⅲ reducers.     

烟气脱氮体系中络合吸收剂的氧化还原过程

在填料吸收塔中,考察NO和O₂共存时,NO浓度、O₂含量对脱氮效率、Fe^II(EDTA)氧化速率以及Fe^III(EDTA)生物还原速率的影响,并对该系统的主要反应过程进行了分析.结果表明,同时吸收NO可促进Fe^II(EDTA)的氧化,当进气NO浓度由0增至500cm³/m³时,表观氧化反应速率常数由0.00451min^-1增至0.00604min^-1;Fe^II(EDTA)的氧化反应对于O₂含量为1级反应,表观氧化速率常数与O₂含量成线性关系;增加气体中NO浓度或O₂含量均会使Fe^III(EDTA)的生物还原反应速率下降;微生物对氧化中间产物的还原可以减缓NO对Fe^II(EDTA)氧化的促进作用,因而气相中NO和O2共存时对Fe^III(EDTA)生物还原的影响小于各单一组分存在时的影响之和.     

假单胞菌DN-1再生NO络合吸收液的特性

Fe^Ⅱ(EDTA)络合吸收脱除NO吸收速率快,吸收容量大,但是存在吸收液再生方面的缺陷.实验用自行分离得到的假单胞菌DN-1,将吸收液中的Fe^Ⅱ(EDTA)NO还原为N₂而进行再生.考察了不同碳源种类、碳源量、菌种量、pH值、温度、络合物浓度等条件下该菌种对Fe^Ⅱ(EDTA)NO的还原情况.结果表明,葡萄糖比醋酸钠、柠檬酸三钠和乙醇等更适合于作为该体系的外加碳源.当Fe^Ⅱ(EDTA)NO浓度为6.50 mmol·L^-1时,添加250 mg·L^-1的葡萄糖就能满足微生物的反应需要;DN-1还原适宜温度范围为40～45℃,适宜pH值为6.9～7.2;还原速率随菌体接种量的增多而加快;而Fe^Ⅱ(EDTA)NO浓度小于11.8 mmol·L^-1时,还原速率随着络合物浓度的增加而增加;超过这一浓度,还原速率不再随络合物浓度的增加而增加,反应速率基本不变.     

Performance of rotating drum biofilter for volatile organic compound removal at high organic loading rates

Uneven distribution of volatile organic compounds （VOCs） and biomass, and excess biomass accumulation in some biofilters hinder the application of biofiltration technology. An innovative multilayer rotating drum biofilter （RDB） was developed to correct these problems. The RDB was operated at an empty bed contact time （EBCT） of 30 s and a rotational rate of 1.0 r/min. Diethyl ether was chosen as the model VOC. Performance of the RDB was evaluated at organic loading rates of 32,1, 64.2, 128, and 256 g ether/（m^3·h） （16.06 g ether/（m^3·h） ≈ 1.0 kg chemical oxygen demand （COD）/（m^3·d））. The EBCT and organic loading rates were recorded on the basis of the medium volume. Results show that the ether removal efficiency decreased with an increased VOC loading rate. Ether removal efficiencies exceeding 99% were achieved without biomass control even at a high VOC loading rate of 128 g ether/（m^3·h）. However, when the VOC loading rate was increased to 256 g ether/（m^3·h）, the average removal efficiency dropped to 43%. Nutrient limitation possibly contributed to the drop in ether removal efficiency. High biomass accumulation rate was also observed in the medium at the two higher ether loading rates, and removal of the excess biomass in the media was necessary to maintain stable performance. This work showed that the RDB is effective in the removal of diethyl ether from waste gas streams even at high organic loading rates. The results might help establish criteria for designing and operating RDBs.     

半胱氨酸亚铁溶液吸收一氧化氮的研究

在鼓泡吸收瓶中,对半胱氨酸亚铁[Fe²⁺(CyS^-)₂]溶液络合吸收一氧化氮(NO)进行了研究.考察了不同[Fe²⁺]和[CySH]的配比、pH值、模拟烟气中的氧含量、SO₃^2-浓度等对NO吸收的影响.结果表明,Fe²⁺:CySH=1:4配比的溶液能达到较大的吸收容量.Fe²⁺(CyS-)2吸收剂在pH=8条件下的吸收效果明显优于偏酸条件下的效果.当氧气含量达到5.5%时,NO的吸收容量约下降48%.当SO₃²/Fe²⁺(CyS-)2为1时吸收剂的吸收容量约为不含SO₃^2-的溶液的1.5倍.模拟烟气中氧气含量越高,SO₃^2-对NO吸收容量的影响越明显.相同浓度的亚铁络合吸收剂,Fe²⁺(CyS-)2的NO吸收容量略高于常用吸收剂Fe²⁺(EDTA^2-),并且Fe²⁺(CyS-)2的抗氧化性能优于Fe²⁺(EDTA^2-).     

页岩-钢渣组合填料湿地强化脱氮除磷研究

以城市污水A/O工艺出水为处理对象,运用页岩和钢渣物化除磷、调控进水碳氮比和氮素氧化性等技术手段,在中试规模上研究了页岩和钢渣组合填料湿地的脱氮除磷效能及影响因素.结果表明,当COD面积负荷率、TN面积负荷率、TP面积负荷率、HRT(水力停留时间)分别为6.5～20.7 g·(m²·d)^-1、2.57～8.22 g·(m²·d)^-1、0.41～1.32 g·(m²·d)^-1、0.5～1.6d时,①氨氮、亚硝态氮和硝态氮的去除率分别为85.8%、56.3%和18.6%,TN去除率为58.0%,TN面积负荷去除率为3.58g·(m²·d)^-1,TN反应动力学常数为0.31 m·d^-1,TN面积负荷去除率随进水TN负荷的增加而线性增加.②TP去除率为90.4%,TP面积负荷去除率为0.89 g·(m²·d)^-1,TP反应动力学常数为0.86 m.d^-1,TP面积负荷去除率随进水TP负荷的增加而线性增加.③水温、HRT、氮素组分、C/N等因素对湿地系统的脱氮除磷效率有显著影响.TN面积负荷去除率随HRT、COD/TN值的增加而幂函数增加.TN面积负荷去除率随水温(、NO₂^--N+NO₃^--N)/TN值的增加而呈指数函数增加.