微生物分解法除火电厂氮氧化物的新技术构想与可行性分析

韩宇

摘要：火电厂排出的氮氧化物严重危害了人们的生存环境与身体健康，本文关于降低火电厂排放量提出微生物分解法的新技术构想，在煤燃烧前提出微生物分解煤的措施，在煤燃烧后提出硝化法和反硝化法措施，并针对这些措施进行可行性分析。

关键词：火电厂；氮氧化物；微生物分解法；微生物分解煤；硝化法；反硝化法

Abstract: The nitrogen oxides from the thermal power plant do serious harm to the people's living environment and health, this paper puts forward the new technology of the microbial decomposition coal about reducing the power plant emissions, before the microbial combustion , the microbial decomposition coal measures is put forward, and after the microbial combustion, the nitrification and denitrification methods are proposed, and we take the feasibility analysis according to these measures.

Key words: power plant; nitrogen oxides; microbial decomposition method; microbial decomposition coal; nitrification method; denitrification method

中图分类号：TM621文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

1介绍

我国空气质量在全世界范围内处于中下游水平，空气中的含量相对较高。含量高不仅能够直接危害人们身体健康，还能够形成酸雨，腐蚀建筑物，破坏绿色植被，因此，控制排放量已被提上日程。作为排放大户的火电厂，进行技术革新来降低排放量已刻不容缓。

从2012年1月1日起，国家环保局最新制定的《火电厂大气污染物排放标准》已开始执行，要求火电厂排放量控制在100，这要求火电厂在降低排量方面有所突破。

微生物分解法除就是利用微生物自身的特性，通过微生物的新陈代谢将煤中或烟气中的氮转换为合适的形式，避免氮以的形式排入大气，从而降低对环境的污染。从理论上看，微生物分解法是可以应用到电厂除的工艺流程中的，并且有着相当可观的前景。

2微生物分解煤

利用微生物直接分解煤中的氮是从源头上控制的一种方法。煤中所含的氮元素几乎全部都在有机物中，而自然界大多数细菌正是通过摄取有机物中的氮转化为自身的蛋白质来生存的。通过精确分析煤的成分可知，煤中的氮元素都以芳香胺的形式存在，而能够通过分解芳香胺来获取氮元素进行新陈代谢的微生物有很多，因此通过微生物分解煤的方法来控制火电厂排放量在理论上有着很大的研究空间。大多微生物无法从无机物中获取氮元素，而在对煤进行微生物处理时，含氮有机物只有煤中的芳香胺，因此微生物生存的唯一途径就是摄取煤中芳香胺的氮元素，将其转化为自身的蛋白质。通过此方法即可有效除去煤中的氮，达到从源头上控制排放量的目的。

不过微生物分解煤的方法至今仍只是构想，难以应用到大规模生产中，其中还有着些许难题有待解决。首先，微生物分解煤的方法对于煤粉细度要求极高；其次，微生物需要生长在合适的环境中，若要大规模繁殖，应在液体中培养，煤粉与微生物营养基混合后的再分离也需要解决；最后，此方法无法除去燃烧过程中生成的热力型，需要辅以其他的控制预防手段同时应用。通过以上可行性分析可以看出，通过微生物分解煤除去的方法若要大规模应用，还需在微生物学上有所突破。

3硝化法

硝化法是从燃烧生成物上控制排放的一种方法，此处是指广义上的硝化，即把中低价的氮元素通过微生物的硝化作用转化为硝酸根离子，以无机盐的形式排放收集，避免了向大气中排放，从而很好地保护了环境。

中成分比较复杂，种类较多，但大多数为，因此，现仅以其中的来简略表示硝化法的原理，反应的方程式如下：

在微生物的作用下，只要持续提供有机物作为微生物的能量，该反应就能持续进行，其他形式的反应原理与其类似。

硝化法除与传统方法相比有着很大的优点：在效率和稳定性上，硝化法要远远高出传统方法，因为在微生物的作用下，不存在逆向反应，再合适的条件下，几乎全部的都可以转化为硝酸根离子；与此同时，硝化法除也有着很高的经济性，原材料为葡萄糖等有机物，成本低廉。

但硝化法目前为止并未得到大规模应用，其最大问题在于硝化法除的反应要在常温下进行，保证微生物的活性，而锅炉排放烟气温度一般在110℃左右，温度过低容易引起尾部受热面的低温腐蚀，因此只能在经过尾部受热面之后再次进行降温处理，增加设备投资与运行费用。不过，通过对烟气余热的进一步利用与微生物技术的飞速发展，硝化法除应用于火电厂中是可行的，有着广阔的前景。

4反硝化法

反硝化法是指在微生物的作用下，将中的高价氮元素转化为氮气或氨的方法，从而达到控制排放量，保护环境的效果。反硝化法的原理较为复杂，随着提供能量的有机物的不同反应机理也有所不同。反硝化细菌有很多，较易培养，其最大优点在于除效率极高，能出去99%的，与此同时，锅炉排放的烟气含氧量极低，与硝化法要求的厌氧环境相吻合。

反硝化法对于氧气的隔绝有着极高的要求，在工程应用中会增加设备投资与运行费用，并且温度同样也是重大问题，需要对烟气余热进行再次利用，将烟气降至常温后方可进行。通过分析可以看出，反硝化法有着极高的除效率，经过微生物学的进一步发展与技术的进一步成熟，在电厂除方面有着广阔的应用空间。

5总结

本文针对火电厂除技术提出了微生物分解法的构想，包括用微生物直接分解煤、硝化法和反硝化法三个措施，其中微生物分解煤的方法是作用在燃烧前，若能进一步完善微生物技术、制粉技术和燃烧技术，该方法可以独立应用，但在现阶段由于其固有的缺陷，其效率必然难以达到要求，若辅以其他方法则成本过高，经济性有所降低；硝化法和反硝化法都是作用在燃烧之后，直接针对生成的，其限制因素均为温度、微生物培养环境等，与微生物分解煤相比较来说，硝化法和反硝化法的效率更高，在不久的将来应用于电厂除的可能性更大。总而言之，随着微生物学和相关技术的不断更新与成熟，用微生物分解法来控制火电厂中的排放量将成为可能。