[发明专利]一种以氧化亚氮为主要产物的微生物脱硝方法

说明书

本发明涉及一种以氧化亚氮为主要产物的微生物脱硝方法，属于污染物的生物处理技术领域。本发明所述微生物脱硝方法为：利用浓度为30‑50mM的Fe(Ⅱ)EDTA‑NO来抑制氧化亚氮还原酶的活性，使反应产物停留在氧化亚氮阶段。本发明利用反硝化细菌将Fe(Ⅱ)EDTA‑NO中的NO进行脱除，与相应的物理化学方法相比，本发明所述方法的NO脱除效率较高、操作简单、节约能源、无二次污染，且理论上Fe(Ⅱ)EDTA可以重复使用。

技术领域

本发明涉及一种以氧化亚氮为主要产物的微生物脱硝方法，属于污染物的生物处理技术领域。

背景技术

氮氧化物(NO_x)是主要的大气污染物之一，其不仅危害着动植物的生长，还引起了包括光化学烟雾、酸雨、臭氧层破坏等一系列的环境问题，给生态环境和人类健康带来了严重的危害。

工业废气是NO_x的一种重要人为来源，对于这种固定源的NO_x，可以通过相应的物理、化学和生物技术进行去除，其中最为常用的物理化学技术是选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)技术和选择性非催化还原(selectivenoncatalytic reduction,SNCR)技术。SCR技术通过催化剂在相对较低的温度和氧气存在的条件下，添加氨(NH₃)、一氧化碳(CO)、氢气(H₂)、小分子烷烃等作为还原剂将NO还原为氮气(N₂)，应用该技术NO_x的去除率能够达到85％以上。SNCR技术是另一类主要的NO_x去除技术，是在高温条件下(800-1000℃)，添加NH₃或者尿素作为还原剂，将NO还原为N₂的过程。与SCR技术相比，SNCR技术操作简单，无需添加催化剂，但是其去除率相对较低，在35-70％之间。与物理化学脱硝技术相比，生物法脱除NO_x具有工艺和设备简单、能源消耗低、二次污染物少等优点，受到了人们的广泛关注。

目前，用于脱除NO_x的生物技术主要包括生物滤床、生物滴滤池和生物转鼓等，但在这些技术中，水中溶解的NO浓度较低，不易于被微生物所利用，可以利用Fe(Ⅱ)EDTA作为吸收剂，络合气体中的NO，再由反硝化细菌将其还原为N₂，其相应的去除率可达80％以上。综上所述，现有的NO_x脱除技术虽然在设备、操作和去除率等方面有所不同，但其本质都是将NO_x进行无害化处理，转化为N₂后排放到大气中，这些技术虽然有较高的NO_x转化率，但是他们均忽视了NO_x中所蕴含的能量，并没有将其以资源的形式回收利用。

一氧化二氮(N₂O)，俗称笑气，是氮氧化物中的一种。常温下，N₂O的性质稳定，无色有甜味，具有轻微的麻醉作用，可作为医用麻醉剂。高温下，N₂O可分解为氮气和氧气，并释放出82kJ/mol的能量，可作为改装车辆的氮氧加速系统的主要成分，提高引擎燃烧率，增加速度。于此同时，N₂O还可以作为火箭的氧化剂，与其他氧化剂相比，其具有无毒、室温下稳定、易于存储和相对安全的优点。由此可见，一氧化二氮与甲烷(CH₄)类似，当其占产物比例较低时是一种温室气体污染环境，当其为产物的主要成分时，是一种宝贵的资源，可以将其收集、利用。