一种基于NO反硝化过程调节一氧化二氮回收的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于NO反硝化过程调节一氧化二氮回收的方法，将气态污染物NO固定至溶液中，形成络合态的Fe(II)EDTA‑NO作为反硝化底物，通过调节碳源添加量控制反应过程中N

A method of regulating nitrous oxide recovery based on no denitrification process

【技术实现步骤摘要】
一种基于NO反硝化过程调节一氧化二氮回收的方法
本专利技术属于环境工程反硝化处理
，尤其是涉及一种基于NO反硝化过程调节N2O产能回收的方法。
技术介绍
NO是目前主要的气态污染物之一，对大气环境和人类健康都存在很大威胁。目前实际生产中常用选择性催化还原(SCR)、选择性非催化还原(SNCR)、脉冲电晕等离子体和变压吸附等化学方法进行气体中NO的脱除。然而，这些化学方法都存在一定缺陷，包括成本高和二次污染等。络合吸收-生物还原法去除技术(BioDeNOx)综合了化学吸收和生物反硝化技术，被认为是一项去除废气中NO的新技术，具有投资少、费用低、流程短、操作简便等优点。但在这项技术中，络合态的NO经过反硝化后最终产物为N2。虽然N2是一种无毒无害的气体，但也不具备回收利用的价值，造成了能量的逸散。此外，在实际生产中为了使反硝化过程进行更为充分，常在系统中外加过量的碳源，进一步造成处理成本的提高。因此，如何在反硝化过程中去除NO的同时实现能量回收、降低处理成本是目前此领域研究的热点之一。N2O是反硝化过程中一种重要的中间产物。作为一种温室气体，N2O在水处理领域中常被视为有害副产物而减少产生和释放。但是，N2O同时也是一种潜在的能源。研究表明，N2O是一种比O2更强大的氧化剂，可以增加如CH4等物质燃烧时的能量回收。数据显示，1molCH4与N2O燃烧反应释放的能量比1molCH4与O2燃烧反应释放的能量多出约30％。另一方面，N2O也是一种极具前途的助燃剂和无毒推进剂，被用于给高性能车辆的发动机增压，并在航空航天工业中用作混合火箭的强氧化剂。目前，已经有针对反硝化过程中N2O积累的研究，但是在现有研究成果中，存在N2O转化和富集效率低、N2O的收集和再利用成本高等问题，使得这项技术难以投入实际利用。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于NO反硝化过程调节一氧化二氮回收的方法，解决了现有技术中N2O转化和富集效率低、N2O的收集和再利用成本高的技术问题。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于NO反硝化过程调节一氧化二氮回收的方法，包括以下步骤：(1)FeSO4和Na2EDTA等摩尔比在厌氧环境下溶解反应生成Fe(II)EDTA，通过洗气装置吸收气态NO络合成液态Fe(II)EDTA-NO；(2)反硝化微生物利用氮源、碳源进行驯化，反硝化微生物进入稳定降解期后接种到目标反应器中，加入液态Fe(II)EDTA-NO，外加乙酸钠与营养物质，利用惰性气体脱除顶空气体后密封反应；(3)平衡反应器内气压并收集反应器顶空产生的N2O气体。步骤(1)中采用的Fe(II)EDTA-NO溶液浓度可以为10mM，此浓度利用原始Fe(II)EDTA溶液浓度进行定量，当洗气装置进口气流与出口气流中NO浓度相等时，视为溶液中Fe(II)EDTA-NO的浓度与原Fe(II)EDTA溶液浓度相同。另外，此过程需隔绝氧气进行。所述反硝化微生物的MLVSS为4.0-6.0g/L。所述反硝化微生物在属水平上主要包括：Thauera、Dokdonella、Pseudomonas、Desulfuromonas、Rhizobium等。所述用于培养反硝化微生物的氮源为NaNO3，每升反硝化微生物混合液加入1200-1250mgNaNO3，优选加入1214mgNaNO3。所述碳源为乙酸钠，每升反硝化微生物混合液加入1000-1100mg乙酸钠，优选加入1025mg乙酸钠。驯化后的反硝化微生物经磷酸缓冲液(PBS，pH＝7.4)清洗后接种于反应器中。所述营养物质为NaHCO3、KH2PO4、K2HPO4、EDTA、CaCl2·2H2O、MgSO4·7H2O及微生物生长所需的其他微量元素。调节反应器中COD/N的值为0.26-1.14，pH为7.2±0.2。利用氩气脱除顶空气体后密封，在35-37℃条件下恒温反应。与现有技术相比，本专利技术所公开的技术方案具有以下优点：1、能耗低，无二次污染。2、Fe(II)EDTA-NO降解率高。本专利技术在Fe(II)EDTA浓度提高、反硝化负荷增加的基础上，保持转化率为85％-89％，提高了系统的总反硝化效率。3、系统N2O生成率高，最高点可达到0.45左右，可以极大程度地回收系统的能量，并且显著地削减了后续N2O气体纯化的成本。随着COD添加量降低，体系内电子供体数量减少，反硝化过程中的两种关键酶NOR与N2OR之间的电子竞争加剧。相比较NOR，N2OR对电子的亲和力较低，使得NO被还原为N2O，但无法进一步被还原为N2，从而引发N2O的停留和富集。4、系统在COD/N介于0.26-0.35之间时效益最优，N2O生成率为45％-48％左右。相比较传统的反硝化过程，本专利技术无需过量的外加碳源，从流程上减少了成本投入。本专利技术所述体系中，N2O自反应器上方取气口收集，由于体系内顶空为正压，收集过程无须能量投入。另外，通过调节COD/N，N2O在气体产品中的体积占比提高。当COD/N为0.26时，N2O的在产气中的体积浓度最高可达90％，降低了气体纯化的难度。并且，气体产品中的杂气为N2，而N2是一种无毒无害的惰性气体，同时也是N2O的分解产物，对N2O的储存和后续利用均无不利影响，在实际利用中无需进一步处理。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。一种基于NO反硝化过程调节一氧化二氮回收的方法，该工艺将气态污染物NO固定至溶液中，形成络合态的Fe(II)EDTA-NO作为反硝化底物，通过调节碳源添加量控制反应过程中N2O的产生量并实现富集，有利于反硝化过程的能量回收，具体包括以下步骤：(1)利用等物质的量的FeSO4和Na2EDTA在厌氧环境下溶解反应生成Fe(II)EDTA，例如，Fe(II)EDTA-NO溶液浓度为10mM，此浓度利用原始Fe(II)EDTA溶液浓度进行定量。当洗气装置进口气流与出口气流中NO浓度相等时，视为溶液中Fe(II)EDTA-NO的浓度与原Fe(II)EDTA溶液浓度相同通过洗气装置吸收气态NO络合成液态Fe(II)EDTA-NO；(2)反硝化微生物利用NaNO3为氮源、乙酸钠为碳源进行驯化，每升反硝化微生物混合液加入1200-1250mgNaNO3，优选加入1214mgNaNO3。每升反硝化微生物混合液加入1000-1100mg乙酸钠，优选加入1025mg乙酸钠，反硝化微生物MLVSS为4.0-6.0g/L，进入稳定降解期后将反硝化微生物需经磷酸缓冲液(PBS，pH＝7.4)清洗三次后接种于反应器中，液态Fe(II)EDTA-NO与驯化后的反硝化微生物混合，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于NO反硝化过程调节一氧化二氮回收的方法，其特征在于，包括：/nFeSO

【技术特征摘要】
1.一种基于NO反硝化过程调节一氧化二氮回收的方法，其特征在于，包括：
FeSO4和Na2EDTA在厌氧环境下溶解反应生成Fe(II)EDTA，通过洗气装置吸收气态NO络合成液态Fe(II)EDTA-NO；
反硝化微生物利用氮源、碳源进行驯化，反硝化微生物进入稳定降解期后接种到目标反应器中，加入液态Fe(II)EDTA-NO，外加乙酸钠与营养物质，利用惰性气体脱除顶空气体后密封反应；
平衡反应器内气压并收集反应器顶空产生的N2O气体。


2.根据权利要求1所述的一种基于NO反硝化过程调节一氧化二氮回收的方法，其特征在于，FeSO4和Na2EDTA等摩尔比混合反应。


3.根据权利要求1所述的一种基于NO反硝化过程调节一氧化二氮回收的方法，其特征在于，所述反硝化微生物的MLVSS为4.0-6.0g/L。


4.根据权利要求1所述的一种基于NO反硝化过程调节一氧化二氮回收的方法，其特征在于，所述反硝化微生物包括Thauera、Dokdonella、Pseudomonas、Desulfuromonas或Rhizobium。


5.根据权利要求1所述的一种基于NO反硝化过程调节一氧化二...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪丙杰，王丽坤，孙婧，徐秋翔，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31