【摘 要】
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络合吸收耦合生物还原法(CABR法)脱硫脱硝相较于传统方法具有低成本,高效率等特点,已经在国内外被广泛研究。一体化式同步脱硫脱硝系统中S2-的存在会影响整体氮氧化物的去除效率。由于氧气、微生物作用等原因,络合剂Fe(II)EDTA易被氧化成Fe(Ⅲ)EDTA导致络合剂损耗严重。基于以上,本文以SO2与NOX分置式处理和双塔尾液混合再生络合剂与S单质为导向,研究内容分为以下几个部分(1)硫酸盐还原单
【基金项目】
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黑龙江省自然科学基金优秀青年项目污水脱氮与沼气同步脱硫耦合技术及机制(YQ2019E027)
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络合吸收耦合生物还原法(CABR法)脱硫脱硝相较于传统方法具有低成本,高效率等特点,已经在国内外被广泛研究。一体化式同步脱硫脱硝系统中S2-的存在会影响整体氮氧化物的去除效率。由于氧气、微生物作用等原因,络合剂Fe(II)EDTA易被氧化成Fe(Ⅲ)EDTA导致络合剂损耗严重。基于以上,本文以SO2与NOX分置式处理和双塔尾液混合再生络合剂与S单质为导向,研究内容分为以下几个部分(1)硫酸盐还原单元体系和铁还原反硝化体系的驯化效能。(2)硫酸盐还原单元体系和铁还原反硝化体系的运行效能,计算了脱硫生物喷淋塔的理论去除SO2效率并通过实验验证之,分析了不同气液比下硫氮的转化情况。探究了运行期间NO的去除和转化情况。(3)双塔出水尾液即含Fe(Ⅲ)EDTA尾液与含S2-的尾液的最优运行参数(p H和化学计量比)以及络合吸收剂的再生效率和单质硫的回收效率。(4)对各操作阶段及不同填料层的微生物群落结构进行分析。在驯化实验过程中:硫酸盐还原单元的驯化结果为:SO42-还原成S2-效率最高可达92.5%,平均生成效率为89%。Fe(Ⅲ)EDTA被还原成Fe(Ⅱ)EDTA的效率为93.6%。NO2-在27天内的去除效率达到92.8%,NO2-通过反硝化作用转化为为N2的总效率为88%。在系统运行实验过程中:利用化工原理相关知识对SO2生物喷淋塔内相关气液传质系数,塔内压降等进行理论计算,并计算出在1000 m L/min气量下SO2的理论去除效率为100%并通过实验验证之。在6L/h喷淋密度下,分别在100、500、1000 m L/min气量下得出不同液气比下的烟气中SO2转化情况:其中硫酸盐的还原效率分别为92%、88%、88%。硫化物生成占比分别为61.2%、58%、55.78%。单质硫生成总效率分别为85.35%、81.36%、76.33%。剩余烟气通入铁还原反硝化单元进行以NO去除为主的效果为:100 m L/min、500 m L/min、1000 m L/min气量下,该工艺系统总去除效率分别为100%、100%、99.6%。NO去除的终产物为N2,未检测到N2O积累。体系中Fe(Ⅱ)EDTA在54h内分别下降了34.7%、40.3%、57.6%。Fe(Ⅱ)EDTA-NO去除率分别达到99.5%、100%、97%。运行阶段,Fe(Ⅱ)EDTA受到气密性以及微生物等综合影响,损失较为严重。在硫单质回收及络合剂再生实验中:分析得到化学混合的最佳化学计量比和p H分别为1:2和8,在两种优化试验下的Fe(Ⅱ)EDTA生成效率和沉淀效率分别为78.6%、76.3%和91.6%,92.8%。并通过环境扫描电镜证实了沉淀物为硫单质。在微生物群落结构分析实验中:根据Alpha多样性分析和Beta多样性分析,将五个样品分为三类,分别为S0(原始污泥)、S2(铁还原反硝化驯化污泥)一类;S1(硫酸盐还原驯化污泥)一类;SU(硫酸盐还原塔运行后上反应区污泥)、SD(硫酸盐还原塔运行后上反应区污泥)为一类。在微生物门属水平上的结构分析得出了各样本中微生物的优势门类和优势菌属,发现经过烟气冲击后,SU、SD样品中Campylobacterota门和Pseudarcobacter属的占比显著升高,他们具备硫氮共代谢的潜能。在驯化及运行后的样本中,与氮、硫代谢强相关的菌属占据优势地位。
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