CN115487666A - 一种烟气中no高效转化n2o的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及了一种烟气中NO高效转化N2O的方法包括以下步骤：将Fe(II)EDTA‑NO络合液通入微生物反应器中，NO通过微生物反应器内的反硝化污泥进行还原反应得到N2O，反应时间为1.5‑15h；所述微生物反应器中反硝化污泥的挥发性有机性固体物质浓度为10.0±0.2g‑COD/L，pH为7.2±0.2；所述微生物反应器内的碳氮比为1‑1.5g‑COD/g‑N；所述微生物反应器被赋予‑0.1到0MPa的初始真空度。区别于现有技术，上述技术方案通过对反应的碳氮比和初始NO浓度进行改变，通过赋予顶空初始真空条件加速了N2O气液传质，显著提高了N2O产率的同时降低了对碳源的消耗，实现了反应器长期稳定运行且产生较低的泥量，减少后续污泥处置工程量。

Description

一种烟气中NO高效转化N2O的方法
技术领域
本申请涉及废气、废水处理领域，具体涉及一种烟气中NO高效转化N2O的方法。
背景技术
一氧化氮(NO)是大气污染的主要污染物之一。近些年来随着工业化进程的加快以及火力发电仍是我国主要的电力来源，所排放的烟气中含有大量的NO。NO的过量排放是光化学烟雾和酸雨的重要成因之一，且NO易被氧化成对人体呼吸道有刺激作用的二氧化氮(NO2)，引起一系列环境风险和危害人体健康。
由于NO主要存在于锅炉和工厂尾气中，对其进行末端处理的方法一般为干法处理。干法处理中选择性催化还原和选择性非催化还原是目前废气处理最常用的方法，但是由于其较高的操作温度且不能对烟气中可能存在的部分能源进行回收，寻找一种绿色经济且可循环的烟气处理方式迫在眉睫。
近些年来，随着“碳中和”理念的提出，烟气中含有的NO的回收再利用成为了科学家关注的重点。反硝化是污水生物脱氮的一项重要技术，而反硝化菌可以将NO还原为氧化亚氮(N2O)。N2O作为一种温室气体，同样也是一种较好的能源物质，其作为一种强氧化剂氧化甲烷(CH4)时可以比氧气(O2)多释放约37％的能量。而在发明人大量的实验记录中，证实了反硝化过程中N2O高效积累的可能性，这使得在反硝化过程中实现能源回收成为可能。
基于反硝化过程，一种回收N2O的生物反硝化还原NO的技术(BioDeNOx)被提出：利用螯合剂来吸附NO，以突破NO的传质限制，进而利用微生物反硝化对NO进行处理并回收N2O。目前，研究较多的螯合剂为钴螯合剂和亚铁螯合剂。而在众多螯合剂当中，亚铁乙二胺四乙酸(Fe(II)EDTA)作为螯合剂对于NO的吸收效果是最好的。但是BioDeNOx技术的N2O产率通常都处于一个较低的水平。程鳌等人利用BioDeNOx技术在30℃、pH为8.0的条件下所得的N2O产率仅为0.48％。Chen等人研究了不同碳源对N2O产量的影响，最终在采用葡萄糖为碳源时获得了最高的N2O产量(0.025mmol/L)。
因此，现有传统BioDeNOx技术具有投加碳源量大、处理成本高、N2O产率低、不能稳定长期产生N2O等问题。
发明内容
鉴于上述问题，本申请提供了一种利用湿法吸收烟气中NO并通过微生物方法高效稳定地回收高纯度N2O作为能源物质的方法；解决了常规BioDeNOx技术N2O产率和纯度低的问题同时还能保证较高的NO去除效率。
为实现上述目的，发明人提供了一种烟气中NO高效转化N2O的方法，包括以下步骤：
S1:将含NO烟气通入Fe(II)EDTA溶液，形成Fe(II)EDTA-NO络合液；
S2:将Fe(II)EDTA-NO络合液通入密闭缺氧微生物反应器中，NO通过微生物反应器内的反硝化污泥进行还原反应得到N2O，反应时间为1.5-15h；所述微生物反应器内反硝化污泥的污泥浓度为10.0±0.2g-COD/L，pH为7.2±0.2；所述微生物反应器内的碳氮比为1-1.5g-COD/g-N；赋予所述微生物反应器的顶空-0.1到0MPa的初始真空度。
区别于现有技术，上述技术方案通过对反应的碳氮比和初始NO浓度进行调控，通过为顶空提供初始真空条件加速了N2O的液气传质，显著提高了N2O产率的同时降低了碳源消耗，实现了反应器长期稳定运行且产生较低的泥量，从而减少后续污泥处置的工作量。上述技术方案中控制碳氮比是以将碳源转化为g-COD/m3为计量单位与以g-N/m3为计量单位的NO浓度的比值。
在一些实施例中，所述S1步骤中，所述Fe(II)EDTA-NO络合液中NO浓度为40-420g-N/m3。根据已有研究，NO作为一种细胞毒素会对反硝化过程中的一氧化氮还原酶(NOR)与氧化亚氮还原酶(N2OR)产生抑制作用，且N2OR对于NO的抑制更为敏感。因此，若反应的NO浓度低于40g-N/m3时，NO对N2OR的抑制作用不明显，产生的N2O会被还原为N2从而很难积累。而若反应的NO浓度高于420g-N/m3时，反硝化的速率会被严重抑制，从而影响脱氮的效率。因此，本发明采用40-420g-N/m3。
在一些实施例中，所述S1步骤具体包括：将含NO烟气通入喷淋塔中，喷淋出的Fe(II)EDTA溶液与NO进行络合，形成Fe(II)EDTA-NO络合液；所述Fe(II)EDTA溶液的浓度为3-30mmol/L；所述烟气的流量为1L/min，所述烟气与所述Fe(II)EDTA溶液的接触时间为3min。反应中Fe(II)EDTA与NO的络合比例为1:1，且根据大量实验研究发现，只有被解吸出来的游离NO可以被反应。因此，Fe(II)EDTA溶液的浓度与NO气体的浓度是按接近1:1的比值匹配设置的。
在一些实施例中，所述S2步骤中，所述还原反应的温度为35±1℃。当反应温度位于35℃时，反应体系会有最佳的N2O积累速率，对N2O的回收最有利。
在一些实施例中，所述S2步骤中，所述碳源采用醋酸钠。醋酸钠作为实验室常用的碳源，发明人发现醋酸钠是相较于甲醇、乙醇等常见碳源更优的碳源，具有更佳的N2O积累潜力。这也许是因为乙醇等碳源在微生物代谢过程中通常需要转化成低分子有机酸才能被微生物更好的利用，而本身属于低分子有机酸的醋酸盐则具有较好的可生物利用性。
在一些实施例中，所述S2步骤中，所述微生物反应器的顶空连接真空泵，利用真空泵在反应周期前抽取顶空的真空，赋予微生物反应器顶空一定初始真空度。并在反应周期内间歇性抽取顶空气体，同时进行N2O气体的收集。N2O主要是以气体形式被回收利用，而N2O产生于液相当中且由浓度差驱动从液相扩散到气相中。为顶空提供初始真空的方式可以有效增大N2O从气相扩散到液相中的驱动力，使液相中N2O尽可能扩散到气相当中，阻止其在液相中进一步还原为N2，从而提高N2O的产率并提高产生气体中N2O的纯度。
在一些实施例中，所述S2步骤中，所述接种到微生物反应器中的反硝化污泥的制备包括以下步骤：
取污水处理厂的活性污泥在母反应器中进行周期性培养，每个周期为6h，培养得到反硝化污泥；所述周期包括20min缺氧进合成废水，308min缺氧反应和2min曝气去氮，28min静置沉淀以及2min出水。
在一些实施例中，所述合成废水的pH值为7.2±0.2，包括以下组分：1.025g/L醋酸钠、1.214g/L硝酸钠、0.100g/L碳酸氢钠、0.010g/L磷酸钾、0.010g/L磷酸二氢钾、0.020g/L乙二胺四乙酸、0.200g/L二水合氯化钙、0.200g/L七水合硫酸镁。
在一些实施例中，所述合成废水每升还需要添加1mL的微量元素混合液；所述微量元素混合液中含有以下组分：0.264g/L七水合硫酸锌、0.330g/L六水合氯化钴、0.264g/L四水合氯化锰、0.066g/L五水合硫酸铜、0.132g/L二水合钼酸钠、5g/L六水合氯化铁、0.396g/L碘化钾、0.330g/L硼酸。
在一些实施例中，所述反硝化污泥在微生物反应器和母反应器中维持时间为3个月以上。
上述发明内容相关记载仅是本申请技术方案的概述，为了让本领域普通技术人员能够更清楚地了解本申请的技术方案，进而可以依据说明书的文字记载的内容予以实施，并且为了让本申请的上述目的及其它目的、特征和优点能够更易于理解，以下结合本申请的具体实施方式进行说明。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例详予说明。
为详细说明本申请可能的应用场景，技术原理，可实施的具体方案，能实现目的与效果等，以下结合所列举的具体实施例详予说明。本文所记载的实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中各个位置出现的“实施例”一词并不一定指代相同的实施例，亦不特别限定其与其它实施例之间的独立性或关联性。原则上，在本申请中，只要不存在技术矛盾或冲突，各实施例中所提到的各项技术特征均可以以任意方式进行组合，以形成相应的可实施的技术方案。
除非另有定义，本文所使用的技术术语的含义与本申请所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中对相关术语的使用只是为了描述具体的实施例，而不是旨在限制本申请。
在本申请的描述中，用语“和/或”是一种用于描述对象之间逻辑关系的表述，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，表示：存在A，存在B，以及同时存在A和B这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的逻辑关系。
在本申请中，诸如“第一”和“第二”之类的用语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的数量、主次或顺序等关系。
在没有更多限制的情况下，在本申请中，语句中所使用的“包括”、“包含”、“具有”或者其他类似的表述，意在涵盖非排他性的包含，这些表述并不排除在包括所述要素的过程、方法或者产品中还可以存在另外的要素，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者产品中不仅可以包括那些限定的要素，而且还可以包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法或者产品所固有的要素。
与《审查指南》中的理解相同，在本申请中，“大于”、“小于”、“超过”等表述理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等表述理解为包括本数。此外，在本申请实施例的描述中“多个”的含义是两个以上(包括两个)，与之类似的与“多”相关的表述亦做此类理解，例如“多组”、“多次”等，除非另有明确具体的限定。
本申请提供一种烟气中NO高效转化N2O的方法，包括以下步骤：
S1:将含NO烟气通入Fe(II)EDTA溶液，形成Fe(II)EDTA-NO络合液；
S2:将Fe(II)EDTA-NO络合液通入密闭缺氧微生物反应器中，NO通过微生物反应器内的反硝化活性污泥进行还原反应得到N2O，反应时间为1.5-15h；所述微生物反应器内活性污泥的污泥浓度为10.0±0.2g-COD/L，pH为7.2±0.2；所述微生物反应器内碳氮比为1-1.5g-COD/g-N；赋予所述微生物反应器-0.1到0MPa的初始真空度。
因为Fe(II)EDTA-NO还原过程中两种关键酶NOR和N2OR之间所存在的电子竞争关系。所以反应器中碳氮比过高时，两种酶之间的电子竞争小，因此N2OR的活性受影响较低，导致N2O产生的同时快速被还原为N2，最终导致N2O产率较低。当碳氮比适度降低时，由于NOR对电子亲和性高于N2OR，N2OR竞争得到的电子较少，N2OR的活性会受到较大的抑制，使得N2O能够有较高的积累。但过低的碳氮比会使微生物主要进行内源呼吸，导致有效微生物量的减少，不利于反应体系的长期运行。因此，所述微生物反应器的初始碳氮比控制在1-1.5g-COD/g-N。
常压条件下N2O的溶解度较高，使得大量产生的N2O残留在液相中不能被回收利用，导致N2O的产率与纯度不是很高。而赋予反应器顶空-0.1到0MPa的初始真空度，将液相中产生的N2O尽可能多的提取出来达到了资源回收的目的。另外，通过控制微生物反应器NO浓度在合适水平，使得异养反硝化菌有足够的碳源生长的同时还能维持反应的长期稳定运行，从而达到持续高效产生高纯度N2O的目的。
区别于现有技术，上述技术方案通过对反应的碳氮比、初始NO浓度进行调控，以及提供初始真空条件的方法加速N2O的液气传质，在显著提高N2O产率的同时降低碳源消耗，进而实现微生物反应器长期稳定运行且产生较低的泥量，以减少后续污泥处置的工程量。
在一些实施例中，所述S1步骤中，所述Fe(II)EDTA-NO络合液中NO浓度为40-420g-N/m3。
在一些实施例中，所述S1步骤具体包括：将含NO烟气通入喷淋塔中，喷淋出的Fe(II)EDTA与NO进行络合，形成Fe(II)EDTA-NO络合液；所述Fe(II)EDTA溶液的浓度为3-30mmol/L；所述烟气的流量为1L/min，所述烟气与所述Fe(II)EDTA溶液的接触时间为3min。
在一些实施例中，所述S2步骤中，所述还原反应的温度为35±1℃。根据发明人长期的研究观察发现，当反应温度位于35℃左右时，反应体系会有最佳的N2O积累速率，对N2O的回收最有利。
在一些实施例中，所述S2步骤中，所述碳源采用醋酸钠。在其他实施例中，也可以采用甲醇、乙醇、葡萄糖等常见碳源。
在一些实施例中，所述S2步骤中，所述微生物反应器的上端连接真空泵，通过真空泵在反应周期前赋予微生物反应器顶空一定的初始真空度，并在反应周期内间歇性抽取顶空气体，收集N2O气体。利用真空泵赋予微生物反应器初始真空条件，使得反应在一定真空度下进行，提高了N2O的产率与纯度，将液相中可用N2O尽可能多的提取出来达到了资源回收的目的，且控制其NO浓度在合适水平，使得异养反硝化菌有足够的碳源生长，维持反应的长期稳定，从而达到持续高效产生高纯度的N2O的目的。
在一些实施例中，所述S2步骤中，所述接种到微生物反应器中的反硝化活性污泥的制备包括以下步骤：
取污水处理厂的活性污泥在母反应器中进行周期性培养，每个周期6h，培养得到反硝化活性污泥；所述周期包括20min缺氧进合成废水，308min缺氧反应和2min曝气去氮，28min静置沉淀以及2min出水。
在一些实施例中，所述合成废水的pH值为7.2±0.2，包括以下组分：1.025g/L醋酸钠、1.214g/L硝酸钠、0.100g/L碳酸氢钠、0.010g/L磷酸钾、0.010g/L磷酸二氢钾、0.020g/L乙二胺四乙酸、0.200g/L二水合氯化钙、0.200g/L七水合硫酸镁。其中，1.025g/L醋酸钠(800mg-COD/L)为碳源，1.214g/L硝酸钠(200mg-N/L)为氮源。矿物介质包括碳酸氢钠、磷酸钾、磷酸二氢钾、乙二胺四乙酸(EDTA)、二水合氯化钙、七水合硫酸镁。
在一些实施例中，所述合成废水每升还需要添加1mL的微量元素混合液；所述微量元素混合液中含有以下组分：0.264g/L七水合硫酸锌、0.330g/L六水合氯化钴、0.264g/L四水合氯化锰、0.066g/L五水合硫酸铜、0.132g/L二水合钼酸钠、5g/L六水合氯化铁、0.396g/L碘化钾、0.330g/L硼酸。
在一些实施例中，所述含反硝化菌的污泥在微生物反应器和母反应器中维持时间为3个月以上。本技术方案中，由于赋予了微生物反应器初始真空条件，将液相中产生的N2O尽可能多的提取出来达到了资源回收的目的，且控制其NO在合适水平，使得异养反硝化菌有足够的碳源生长的同时还能维持反应的长期稳定，从而达到持续高效产生高纯度的N2O的目的。
本实施方式中还提供了一种用于烟气中NO高效转化N2O的方法的配套工艺设备，所述设备包括喷淋塔和微生物反应器，所述微生物反应器的上部连接有真空泵，所述真空泵在反应周期前对微生物反应器抽取顶空真空，并在反应周期内间歇性抽取顶空的气体，收集真空泵抽取的气体入储罐。所述喷淋塔的进气口设置于喷淋塔的下部，Fe(II)EDTA溶液的进液口设置于喷淋塔的上部，Fe(II)EDTA溶液通过喷淋塔内的喷头对进入喷淋塔内的烟气进行喷淋。将富含NO的烟气通入喷淋塔中，气体流量以1L/min的流量，接触时间为3min，与3-30mmol/L的Fe(II)EDTA溶液进行络合吸收形成40-420g-N/m3的Fe(II)EDTA-NO络合液。Fe(II)EDTA-NO络合液通过设置于喷淋塔下部的出液口进入含有反硝化污泥的微生物反应器中，Fe(II)EDTA-NO络合液在微生物反应器中与反硝化污泥中的反硝化菌进行反硝化反应，以得到N2O。反硝化反应的反应时间为1.5-15h，初始NO浓度为40-420g-N/m3，反应环境中的碳氮比为1-1.5g-COD/g-N。所述反硝化污泥中微生物以醋酸盐为碳源的异养反硝化细菌主导，所述反硝化污泥的污泥浓度为10.0±0.2g-COD/L，pH为7.2±0.2，微生物反应器的反应温度为35±1℃。在反硝化反应过程中，利用真空泵在反应周期前抽取顶空的真空，使其具有-0.1到0MPa的初始真空条件。在反应周期内间歇抽取顶空气体，并对抽取的气体进行收集，进行N2O气体的回收。
实施例1反硝化污泥的制备
取自污水处理厂的活性污泥在序批式反应器(母反应器)下进行培养，通过每周期6h的周期性培养得到反硝化活性污泥；所述周期包括20min缺氧进废水、308min缺氧反应、2min曝气去氮、28min静置沉淀以及2min出水。运行温度保持为22-23℃，pH控制在7.2±0.2。反应器每次进水和出水都为2L，保持水力停留时间为24h。
使用的废水采用人工合成的方式制备，包括1.025g/L醋酸钠(800mg-COD/L)为碳源，1.214g/L硝酸钠(200mg-N/L)为氮源，矿物介质包括0.100g/L碳酸氢钠、0.010g/L磷酸钾、0.010g/L磷酸二氢钾、0.020g/L乙二胺四乙酸(EDTA)、0.200g/L二水合氯化钙、0.200g/L七水合硫酸镁和1mL/L微量元素原液。微量元素原液中含有：0.264g/L七水合硫酸锌、0.330g/L六水合氯化钴、0.264g/L四水合氯化锰、0.066g/L五水合硫酸铜、0.132g/L二水合钼酸钠、5g/L六水合氯化铁、0.396g/L碘化钾、0.330g/L硼酸。调节合成废水的pH值为7.2±0.2。
实施例1所制备的反硝化污泥中微生物以醋酸盐为碳源的异养反硝化细菌主导，微生物反应器中污泥浓度(MLVSS，混合液挥发性悬浮物固体浓度)保持在10.0±0.2g-COD/L。
实施例1所制备的反硝化污泥在母反应器持续稳定进行反硝化反应3个月以上，因此可认为接种到微生物反应器中的反硝化污泥可以持续稳定运行三个月。从而可设置微生物反应器中的反硝化污泥的更换周期为3个月，即认为所接种到微生物反应器中的母反应器污泥可以维持三个月的稳定反硝化性能。本实施例所制备的反硝化污泥是从母反应器中获取(富集)并接种至微生物反应器中，微生物反应器中的反硝化污泥浓度取决于实验接种量，与母反应器中本身污泥浓度有所区别。
实施例2
S1:将富含NO烟气通入喷淋塔中，气体流量以1L/min的流量，接触时间为3min，与3mmol/L的Fe(II)EDTA溶液进行络合吸收，形成40g-N/m3的Fe(II)EDTA-NO络合液。
S2:将Fe(II)EDTA-NO络合液通入接种实施例1所制备反硝化的密闭微生物反应器中，在温度为35±1℃的条件下进行反硝化反应，真空泵抽取N2O气体。当络合液浓度为40g-N/m3，初始真空度接近-0.1MPa，碳氮比为1.48g-COD/g-N，反应时间为1.58h，N2O产率为86.4％，所得N2O纯度为98％。
实施例3
S1:将富含NO烟气通入喷淋塔中，气体流量以1L/min的流量，接触时间为3min，与18mmol/L的Fe(II)EDTA溶液进行络合吸收，形成240g-N/m3的Fe(II)EDTA-NO络合液。
S2:将Fe(II)EDTA-NO络合液通入接种实施例1所制备反硝化污泥的密闭微生物反应器中，在温度为35±1℃的条件下进行反硝化反应，真空泵抽取N2O气体。当络合液浓度为240g-N/m3，初始真空度接近-0.1MPa，碳氮比为1.13g-COD/g-N，反应时间为5.63h，N2O产率为86.5％，所得N2O纯度为99％。
实施例4
S1:将富含NO烟气通入喷淋塔中，气体流量以1L/min的流量，接触时间为3min，与30mmol/L的Fe(II)EDTA溶液进行络合吸收，形成420g-N/m3的Fe(II)EDTA-NO络合液。
S2:将Fe(II)EDTA-NO络合液通入接种实施例1所制备反硝化污泥的密闭微生物反应器中，在温度为35±1℃的条件下进行反硝化反应，真空泵抽取N2O气体。当络合液浓度为420g-N/m3，初始真空度为-0.095MPa，碳氮比为0.99g-COD/g-N，反应时间为14.92h，N2O产率为71.7％，所得N2O纯度为87％。
实施例5
S1:将富含NO烟气通入喷淋塔中，气体流量以1L/min的流量，接触时间为3min，与30mmol/L的Fe(II)EDTA溶液进行络合吸收，形成420g-N/m3的Fe(II)EDTA-NO络合液。
S2:将Fe(II)EDTA-NO络合液通入接种实施例1所制备反硝化污泥的密闭微生物反应器中，在温度为35±1℃的条件下进行反硝化反应，真空泵抽取N2O气体。当络合液浓度为420g-N/m3，真空度接近-0.1MPa，碳氮比为0.99g-COD/g-N，反应时间为14.92h，N2O产率为86.1％，所得N2O纯度为98％。
对比实施例1
在常压密闭条件下，利用醋酸钠作为碳源在35℃，碳氮比为0.27g-COD/g-N，MLVSS为6.10g/L的条件下在工作体积500mL，顶空体积为155mL的血清瓶中还原10mmol/L的Fe(II)EDTA-NO，最终所得N2O的产率为47.5％。
对比实施例2
在常压条件密闭下，利用醋酸钠作为碳源在35℃，碳氮比为13g-COD/g-N，MLVSS为0.3g/L的条件下在工作体积为250mL，顶空体积为150mL的血清瓶中还原5mmol/L的Fe(II)EDTA-NO，最终所得N2O的积累速率为0.04mmol/L，N2O产率为2.0％。
对比实施例3
在常压密闭条件下，利用葡萄糖作为碳源在35℃，碳氮比为1g-COD/g-N，MLVSS为0.51g/L的条件下在工作体积为80mL，顶空体积为40mL的血清瓶中还原45mmol/L的Fe(II)EDTA-NO，最终所得N2O的纯度为60％左右。
根据以上对比实施例1、2、3中所采用条件，可以看到当碳氮比较大时的对比实施例2的产率远低于对比实施例1与本发明所述实施例，这也许是因为Fe(II)EDTA-NO还原过程中两种关键酶NOR和N2OR之间所存在的电子竞争关系的影响。
当碳源充足时，两种酶之间存在的电子竞争关系很小，因此N2OR的活性受影响较低，表现出较高的活性导致N2O产生的同时快速被还原为N2，最终导致N2O产率较低。对比实施例1中控制了较低的碳氮比，由于NOR对电子亲和性高于N2OR，因此N2OR的活性受到较大的抑制，使N2O不被还原为N2从而能够有较高的积累，但是过低的碳氮比会使微生物主要进行内源呼吸，导致微生物量的逐步减少，不利于BioDeNOx反应体系的长期运行。而对比实施例3中的NO初始浓度较高，而NO是一种常见的细胞毒素，且其对N2OR的抑制作用大于对NOR的抑制作用，因此对N2O的还原过程产生较大抑制从而导致了N2O的积累，而合适的碳氮比也使得生物量维持在一个较为稳定的水平。但是总的来看，三组对比实施例均为常压条件下(即不赋予其初始真空条件)，而在该条件下由于N2O的溶解度较高，使得仍有大部分的N2O残留在液相中不能被回收利用，导致了N2O的产率与纯度不是很高。
而实施例2-5中通过赋予反应体系顶空一定的初始真空度，提高了N2O的产率与纯度，将液相中可用N2O尽可能多的提取出来达到了资源回收的目的，且控制其初始NO浓度在合适水平，使得异养反硝化菌有足够的碳源生长，维持反应的长期稳定，从而达到持续高效产生高纯度的N2O的目的。
相对于传统干法处理(300-1100℃)，本技术方案操作温度较低(35℃)且易于操作，湿法吸收对烟气中NO的捕获效果也较好，加速了N2O的气液传质。相对于其他生物处理技术，该技术方案降低了所需碳源量，因而减少了处理费用。相对于其他BioDeNOx技术，该技术方案在较短的周期内显著提高了N2O的产率以及纯度，并且可在长期运行中持续不断的产出N2O，同时降低了污泥产量。
本实施方式中的烟气主要来自于火电厂和制硝酸工厂的尾气，其中富含NO。本发明的技术可用于燃煤发电厂以及制硝酸工厂废气的湿法生物处理。该项技术可以有效提高从烟气中回收N2O的效率以及纯度，节省所需碳源，并获得可后续利用的能源，在废气生物处理领域和能源回收利用领域等有着广阔的应用前景。
最后需要说明的是，尽管在本申请的说明书文字中已经对上述各实施例进行了描述，但并不能因此限制本申请的专利保护范围。凡是基于本申请的实质理念，利用本申请说明书文字记载的内容所作的等效结构或等效流程替换或修改产生的技术方案，以及直接或间接地将以上实施例的技术方案实施于其他相关的技术领域等，均包括在本申请的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种烟气中NO高效转化N2O的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:将含NO烟气通入Fe(II)EDTA溶液，形成Fe(II)EDTA-NO络合液；
S2:将Fe(II)EDTA-NO络合液通入密闭缺氧微生物反应器中，NO通过微生物反应器内的反硝化污泥进行还原反应得到N2O，反应时间为1.5-15h；所述微生物反应器内反硝化污泥的污泥浓度为10.0±0.2g-COD/L，pH为7.2±0.2；所述微生物反应器内的碳氮比为1-1.5g-COD/g-N；赋予所述微生物反应器的顶空-0.1到0MPa的初始真空度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1步骤中，Fe(II)EDTA-NO络合液中NO浓度为40-420g-N/m3。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1步骤具体包括：将含NO烟气通入喷淋塔中，喷淋出的Fe(II)EDTA溶液与NO进行络合，形成Fe(II)EDTA-NO络合液；所述Fe(II)EDTA溶液的浓度为3-30mmol/L；所述烟气的流量为1L/min，所述烟气与所述Fe(II)EDTA溶液的接触时间为3min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2步骤中，所述还原反应的温度为35±1℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2步骤中，所述碳源采用醋酸钠。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2步骤中，所述微生物反应器在反应周期前利用真空泵抽取顶空的真空，为微生物反应器顶空提供一定的初始真空度，并在反应周期内间歇性抽取顶空气体，同时进行N2O气体的收集。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2步骤中，所述接种到微生物反应器中的反硝化污泥的制备包括以下步骤：
取污水处理厂的活性污泥在母反应器中进行周期性培养，以富集得到反硝化污泥；每个周期6h，包括20min缺氧进合成废水，308min缺氧反应，2min曝气去氮，28min静置沉淀以及2min出水。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述合成废水的pH值为7.2±0.2，包括以下组分：1.025g/L醋酸钠、1.214g/L硝酸钠、0.100g/L碳酸氢钠、0.010g/L磷酸钾、0.010g/L磷酸二氢钾、0.020g/L乙二胺四乙酸、0.200g/L二水合氯化钙、0.200g/L七水合硫酸镁。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述合成废水每升还需要添加1mL的微量元素混合液；所述微量元素混合液中含有以下组分：0.264g/L七水合硫酸锌、0.330g/L六水合氯化钴、0.264g/L四水合氯化锰、0.066g/L五水合硫酸铜、0.132g/L二水合钼酸钠、5g/L六水合氯化铁、0.396g/L碘化钾、0.330g/L硼酸。
10.根据权利要求7-9任一所述的方法，其特征在于，所述反硝化污泥在培养污泥的母反应器以及所述微生物反应器中维持时间为3个月以上。
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