论文部分内容阅读
工业烟气排放导致的大气污染和温室效应已经严重威胁人类的生存发展。微藻净化烟气,成本低廉、操作简便、环境友好,是当前的研究热点之一。但该方法目前存在烟气脱硝固碳率低、微藻容易中毒失活等问题,限制了微藻净化烟气的工业化应用。基于这些问题,本论文对烟气的预处理工艺、微藻吸收工艺、藻液循环工艺等进行了研究,主要得到了以下结果:(1)烟气NO浓度为500ppm时,烟气流速0.1vvm,使用pH=10～11的碱液吸收,和直接吸收工艺吸收率仅为29%相比,O3/NO的摩尔比为1.5～2的臭氧氧化预处理工艺,可以达到90%以上的NO吸收率,显著增强了系统对NO的吸收能力。(2)碱性废液(即采收后的螺旋藻培养液)吸收烟气,CO32-/HCO3-缓冲对能够维持藻液pH值在适宜的碱性范围,避免了藻液的酸化,显著提高了螺旋藻细胞的环境适应能力和生物活性,在10%～20%CO2、0.5～1vvm通气比的烟气条件下,螺旋藻细胞的生长情况仍维持与正常培养相近的水平,有效克服了烟气的抑制。(3)研究了生长环境不同的藻种脱硝固碳情况,结果表明,藻生长所需的pH值范围和藻对一氧化氮、二氧化碳的吸收转化能力差异,显著影响微藻脱硝固碳效率。(4)交替通气工艺显著提升了微藻的生物活性和脱硝固碳率。在柱式反应器中通入烟气(20%CO2,500ppm NO,0.3vvm),12h烟气和12h空气的交替通气所对应的最大生物量比连续通气高9%。连续通气的脱硝率为90%,固碳率为2.8%,交替通气的脱硝率为93%,固碳率为6.7%。交替通气工艺使藻液pH保持在碱性范围,更有利于微藻的生长。(5)螺旋藻废液循环吸收烟气工艺既可节约用水,也是养藻废水的深度处理。经过5次循环后,废液中残留的无机碳离子浓度降低至原浓度的18%,TN降低为原浓度的27%,TP降低为原浓度的30%。平均生物量可达3.5g/L,在第3循环批次生物量可达3.8g/L,与实验室正常培养的平均生物量相当。(6)设计了多层贴附式光反应器,烟气(20%CO2,500ppmNO,0.3vvm)的脱硝率可达97%,固碳率可达10%,其中生物脱硝率90%,生物固碳率9%。