[发明专利]一种高效脱除超高浓度NOx的微生物的定向驯化方法

说明书

本发明涉及微生物脱除NO_X领域，旨在提供一种高效脱除超高浓度NO_X的微生物的定向驯化方法。是利用微生物燃料电池作为微生物的培养与驯化场所，将生猪屠宰污水处理厂中厌氧反硝化池处理后的排水与普通反硝化微生物燃料电池的出水，依次经过微生物的接种、耐酸/碱性驯化、耐盐驯化、耐氧驯化和抗NO_X毒性驯化，最终在燃料电池中聚集经定向驯化的能够高效脱除超高浓度NO_X的微生物。本发明在接种过程中引入了实际废水，丰富了微生物种群；将常规的培养基培养改成在微生物电化学体系中培养，增加了微生物的活性；经过不同pH、不同盐度，以及耐氧和抗NO_X毒性的驯化，使微生物的耐酸、耐碱、耐盐、耐氧以及抗NO_X毒性的能力提高。

技术领域

本发明属于微生物脱除NO_X领域，涉及一种高效脱除超高浓度NO_X的微生物的定向驯化方法。

背景技术

NO_x是大气的主要污染物之一。随着大气中NO_X含量的升高，会形成酸雨、酸雾、光化学烟雾，破坏臭氧层，造成水体富营养化，对动植物和人体产生毒害作用，甚至可能危及生态系统，所以必须对其含量进行控制。

NO_x的排放源包括自然源和人为源，人类活动产生了约占总排放量1/6。人为源排放的NOx虽然总量少于自然源，但由于人为排放NO_X的排放源比较集中，且大都分布在人类活动较频繁的区域，因而其危害更加严重。《中国环境状况公报——2015》显示， 2015年我国NO_X排放总量为1851.8万吨，其中的90％来自矿物燃料的燃烧。因此，控制NO_X排放的重点在于控制矿物燃料燃烧生成的NO_X的排放。

矿物燃料燃烧生成的NO_X的控制可分为燃烧前的控制、燃烧方式的改进和燃烧后的控制三大类。燃烧前的控制主要是将燃料替换成更清洁的低氮燃料，但这受限于能源结构；燃烧方式的改进主要是通过控制进气量、燃料量，降低燃烧温度或改进燃烧装置来降低NO_X的生成与排放，但这可能导致燃烧热损失增加、燃烧不完全、结渣大、投资/改造费用高等问题；燃烧后的控制是对燃烧生成的NO_X进行脱除，减少其排放。采用单一的燃烧前控制或者燃烧方式的改进，烟气中NO_X浓度仍然较高，必须通过燃烧后控制使其达到烟气排放标准。

燃烧后控制主要包括等离子体法、吸附法、选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)、吸收法、臭氧氧化法等。等离子体法可实现多种污染物协同脱除，但成本高、能耗大。吸附法净化效率高，脱除精度深，但吸附剂制备成本较高，吸附选择性差，且吸附剂易失活。SCR可在300～400℃时达到70-90％的NO_X去除效率，但投资、运行费用高，操作温度范围窄，催化剂易中毒，且烟气中有氨气残留。SNCR不需要催化剂，方便改装，且初投资较低，但NO_X脱除效率较低(30-70％)，对反应温度要求高 (900-1000℃)，同时排烟中可能含有氨气和一氧化碳。吸收法处理烟气时，由于燃烧产生的NO_X中超过95％是NO，而NO在水中的溶解度很低(0.073L/L)，所以需要在吸收液中加入添加剂。添加剂有两类，一类是络合吸收剂，利用络合吸收剂直接同NO反应形成配合物，增大NO在水中的溶解性，从而使NO易于从气相转入液相，但络合物添加剂稳定性差，易被氧化、难降解，且吸收液再生具有高成本、低再生速率、难处理的副产物；另一类是化学氧化剂，其作用原理是将低溶解度NO氧化为水溶性较好NO₂和N₂O₅，然后被吸收，但化学氧化再吸收存在pH调控、反应产物复杂、处理过程中容易产生有毒气体、易腐蚀设备等问题。臭氧氧化法也是通过将NO氧化成易溶解的N₂O₅再用液体吸收达到脱除烟气中的NO_X的目的，但采用臭氧氧化法会产生高硝氮浓度的吸收液需要对吸收液进行再生处理。