新闻中心

“雾霾中性论”掩盖了什么?控制氨氮才是中国治霾新思路?好在有解决方案了!

作者: 来源: 发布时间:2016/11/22 浏览:1304


导读

雾霾日益严重,现如今已成为人们工作生活中的一大困扰,那么就一定有人要问,如此严重的环境问题究竟有什么治理的方法吗?答案当然是肯定的!下面就请跟随小编一起去寻找答案吧。


  

  日前,一则“中国雾霾是中性的”的新闻引发了网友热议,许多读者对“中性”这个概念产生了疑问。报道引用了美国《国家科学院院刊》一篇文章的研究成果。澎湃新闻(www.thepaper.cn)查阅了完整原文发现,这个“中性”指的是酸碱度上的“中性”,并不意味着不会造成伤害或减少伤害。而且,“中国雾霾是中性的”只是该文章中的一小部分内容,并不是文章的重点。
    文章的核心逻辑,是指出中国主要由细颗粒(PM2.5)构成的雾霾的成因与伦敦1952年“夺命”雾霾不同,氨氮这个中和剂在中国的雾霾中起着推波助澜的作用,因而,控制氨氮在农业和交通领域的排放是一种全新的治霾思路。而主流的治理雾霾思路是控制二氧化硫(SO₂)。
澎湃新闻(www.thepaper.cn)经查阅发现,该文章于11月14日发表在美国《国家科学院院刊》上,题为《从伦敦大雾到中国雾霾:硫酸盐的持续性形成(Persistent sulfate formation from London Fog to Chinese haze)》。文章由中科院地球环境研究所等16家中国科研机构和来自美国、英国、以色列的8家国外科研机构联合完成。该研究团队试图通过充分理解液相二氧化硫(SO₂)被二氧化氮(NO₂)氧化为硫酸盐这一促进雾霾形成的关键过程,找到伦敦1952年“夺命”雾霾和中国现阶段雾霾问题的可能解释,进而提出干扰SO2的氧化过程、减少雾霾产生的可行途径。
    除了实验室工作之外,研究团队在中国实地进行了两段采样,第一次是从2012年11月17到12月12日在西安中科院地球环境研究所采样,第二次是从2015年1月21日到2月4日在北京大学采样。
    1952年伦敦的“夺命”雾霾中硫酸盐的成因一直成谜。该文章指出,高湿度、低温和大雾滴的存在是促进液相二氧化硫(SO₂)在氮氧化物的氧化作用下转化成硫酸盐的原因。文章同时认为,硫酸盐同样是现在中国一些地区持续性雾霾的主凶,但硫酸盐在伦敦和中国雾霾中产生的机理并不相同。当时伦敦冬天气候潮湿阴冷,存在大的雾滴,容易形成较大雾霾颗粒(PM10),而中国的气候环境与“雾都”并不完全相同,雾霾也主要由细颗粒(PM2.5)构成。氨氮在这种区别中扮演了重要角色。中国生产并使用大量氮肥,因而氨氮的排放量较高。
    文章由此归纳了两种液相SO₂易被NO₂氧化,产生硫酸盐的环境。第一种是云雾状态,比如伦敦的“雾都”环境,这种环境下形成的雾霾颗粒较大。第二种是存在较高环境湿度和高效的中和剂,氨氮就在中国的细小雾霾颗粒的形成过程中扮演了这样一个中和剂的角色。

1479697403131425.jpg

    研究团队的实验室工作和野外实验都验证了SO₂、NO₂和氨氮在硫酸盐的形成过程中产生了协同作用。研究团队将纯水和3%的氨溶液分别放置在存在SO₂和NO₂的黑暗反应室中。过后纯水和氨溶液中都检测到了显著的硫酸根离子含量,但氨溶液中的含量更高。而野外实验也表明,当草酸颗粒暴露在高浓度SO₂下,但缺乏NH₃或NO₂时,颗粒不会增多,硫酸盐也不会产生。
    也正是由于有氨氮的中和作用存在,中国的雾霾从酸碱度上确实接近中性,而不像伦敦“夺命”雾霾一样充满大量酸性液滴。研究团队已经通过采样分析西安和北京雾霾中阴阳离子的相对比例验证了这一点。
    但这个“中性”,指的是酸碱度上的中性,并不意味着中国雾霾就没有危害,或者危害性更小。事实上,中性环境造成中国的雾霾主要由细颗粒构成。细颗粒穿越能力更强,尽管不像伦敦雾霾中的大型雾滴一样呈酸性,但更易深入进入呼吸系统,造成伤害。

1479697452821931.jpg

在西安和北京采样到阴阳离子的比例接近1:1,蓝、橙、黑分明代表空气清洁期、过渡期和雾霾期。

    文章最后提到,目前中国治理雾霾的主要思路是限制SO₂排放,而该文章提供了一种治霾新思路,即通过控制氨氮和氮氧化物来减少硫酸盐的形成。这是该研究团队作出的主要贡献,也是该篇文章最值得读者关注的部分。

    然而在辽宁vwin158德赢登录网址,就存在着这样一种可以有效治理雾霾的技术——NCS生物强化脱氮技术

概要

1.城市污水和工业废水中除有机物以外,还含有氮、磷等营养盐类,排到水体中的营养盐类会引起富营养化和赤潮现象。

2. 从经济性和安全性考虑,生物法是全世界范围内最常用的脱氮工艺。
3. 通常情况下生物法单独设置缺氧池和好氧池,实现硝化和反硝化。
4. 在好氧池,利用氨氧化菌(Ammonia Oxidizing Bacteria)和硝化菌依次将氨氮(NH3)转化成亚硝态氮(NO2-)和硝态氮(NO3-),在缺氧池,反硝化菌将亚硝态氮或硝态氮还原成氮气,最终实现脱氮。

5.  氨氧化菌的增殖速度慢于硝化菌,因此氨氧化菌是决定硝化速率的限速因子 (US-EPA. 1993)。生活污水和工业污水中很难检测得到NO2-N。

生物脱氮过程

1479698017125907.png

生物脱氮分为三种形式:

1、通过细胞合成去除氮
    氮是细胞合成必须的元素,因此在生物处理过程中通过细胞合成消耗一定量的氮。通常情况下细胞合成所需的C(BOD)/N的比例为100:5,根据消除的BOD量按比例核算消耗的氮。2、硝化 (Nitrification )
    在硝化工艺中,废水中的NH3-N和BOD物质通过微生物的新陈代谢作用,有机氮转化而来的NH3-N在好氧状态下,被硝化菌氧化成NO2-N(亚硝态氮)和NO3-N(硝态氮)。

硝化过程中参与的微生物为氨氧化菌( Nitrosomonas spp.)和硝化菌( Nitrobacter spp. ),这些细菌是自养型微生物。

 硝化反应
    第一阶段( Nitrosomonas spp.):2NH3++3O22NO2-+2H2O+4H++新细胞体
    第二阶段( Nitrobacter spp.) :2NO2-+O22NO3-+新细胞体
    硝化1kg NH3-N需要4.6kg氧。
    因在第一阶段反应中消耗碱度,因此pH值会下降。  
3、反硝化反应( Denitrification )   
    硝化反应中产生的硝态氮在缺氧的状态下,利用反硝化细菌的硝酸盐呼吸作用将NO2-N和NO3-N还原成N2
    亚硝酸盐呼吸:2NO2- + 3H2N2+ 2OH- + 2H2O
    硝酸盐呼吸: 2NO3- + 5H2N2 + 2OH- + 4H2O
    反硝化菌在缺氧条件下,以硝酸盐(NO3−)为电子受体完成呼吸作用获得能量。

硝化菌特点

1.生物脱氮过程中主要利用的硝化细菌是Nitrosomonas属和Nitrobacter 属。
2.上述两种菌属均为自营养型微生物(无机营养细菌: Autotrophs),与以有机碳为营养源的异养型微生物 (有机营养细菌: Heterotrophs)不同,是通过氧化无机氮化合物获得能量,而且是利用二氧化碳合成细胞体。

1479705121425818.png

3.硝化细菌进水水质和生存环境变化非常敏感。如下图所示,对城市污水处理厂处理水氨氮指标的持续观察发现,虽然严格按操作规程管理生化池,但稳定维持高效的硝化速率是非常困难的。

4.硝化细菌的增殖速度约为异氧菌的1/10,因此在水温低的冬季硝化菌流失严重,硝化速率降低,很难稳定满足排放要求 (Park et al., 2008) 

1479705226137216.png

影响硝化反应的因素

1479705271242030.png

生物强化脱氮工艺

1.通过硝化菌中强化培养器快速培养和补充硝化菌的生物强化处理系统。

2.培养后的硝化菌按一定浓度投加到曝气池中,通过维持硝化菌的数量和活性度提高硝化反应速率,稳定实现达标排放。


1479705949915989.png

3.通过硝化菌强化培养器培养后,通过FISH方法计数培养液中硝化菌,数量级达到1.38 X107CFU/ml。

1479706028556402.png

4. 将培养后的硝化菌投加到曝气池后5日,菌群总数的约一半为硝化菌。

1479706144274937.png

 

应用效果

1479706222125950.png

1479706343537876.png

硝化菌强化培养装置

1479706393391409.png




辽宁vwin158德赢登录网址

中国高难工业污水处理专家,专治各种不服!



二维码.jpg

喜欢就扫码关注我们吧



上一篇:严打!65家省级以上工业聚集区未建成污水集中处理设施面临惩处,解决问题,我有办法!

下一篇:争气!辽宁的高科技德赢登录网址企业,拿了湖南卫视的总冠军

辽宁vwin158德赢登录网址技术股份有限公司  |  地址:沈阳市浑南区沈阳国际软件园D09-324室  |  联系人:刘杨     电话:15140047286

辽ICP备16012853号-1 技术支持:示剑网络

辽公网安备 21011202000581号