高氨廢水自養(yǎng)半亞硝化系統(tǒng)中強(qiáng)溫室氣體N2O的釋放特性與影響因素.pdf

1、基于短程硝化的短程生物脫氮工藝(如短程硝化——厭氧氨氧化、CANON工藝等)具有節(jié)約耗氧量、碳源,縮短生物反應(yīng)歷程,減少剩余污泥量等優(yōu)點(diǎn),尤其適用于高氨氮、低 C/N廢水的處理,被譽(yù)為“可持續(xù)生物脫氮工藝”。半亞硝化是指控制短程硝化的進(jìn)程,將大約50％的氨氮氧化為亞硝酸鹽,其出水可直接作為厭氧氨氧化反應(yīng)器的進(jìn)水,是短程生物脫氮組合工藝的前置工藝。然而,近期研究發(fā)現(xiàn),短程生物脫氮過程中會釋放一種強(qiáng)溫室氣體——氧化亞氮(N2O),使污染物由

2、水環(huán)境轉(zhuǎn)嫁到大氣環(huán)境中,大大降低了其脫氮處理的可持續(xù)性。
　　本研究采用小試 SBR反應(yīng)器,以普通活性污泥為接種污泥、人工合成高氨氮廢水為處理對象,研究了自養(yǎng)半亞硝化系統(tǒng)啟動、穩(wěn)定運(yùn)行特性及 pH值、DO濃度等重要運(yùn)行參數(shù)對系統(tǒng) N2O釋放的影響規(guī)律,獲得了半亞硝化系統(tǒng) N2O的生成途徑及反應(yīng)器的最佳運(yùn)行條件,旨在為高氨廢水半亞硝化過程中 N2O的減量化控制提供依據(jù),所得成果如下:
　　(1)在短程硝化基礎(chǔ)上誘導(dǎo)實(shí)現(xiàn)了半亞硝

3、化。以普通活性污泥為種泥,在低DO(曝氣10 min后維持在0.2~0.6 mg·L-1之間)條件下,通過提高 SBR的進(jìn)水氨氮濃度(由200 mg·L-1提高至600 mg·L-1),56天后,氨氮轉(zhuǎn)化率達(dá)到96%,亞硝酸鹽積累率達(dá)到90%,在 SBR中成功實(shí)現(xiàn)了高氨廢水短程硝化。在此基礎(chǔ)上維持系統(tǒng)進(jìn)水氨氮濃度不變,縮短反應(yīng)器曝氣時(shí)長(由440 min縮短為320 min),同時(shí)減小曝氣量(由0.4 L·min-1縮短為0.32 L·

4、min-1),經(jīng)過9天的運(yùn)行,氨氮轉(zhuǎn)化率降為55.9%,出水氨氮/亞硝氮為1:1.1,在隨后的33天里反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定,成功誘導(dǎo)實(shí)現(xiàn)了高氨廢水半亞硝化。
　　(2)研究得到了不同進(jìn)水 pH值(7.5、8.0和8.5)對高氨廢水半亞硝化系統(tǒng)N2O釋放特性的影響。N2O釋放量隨著 pH值的增大而減小,當(dāng)進(jìn)水 pH值分別為7.5、8.0及8.5時(shí),N2O釋放量依次為71.8、44.2和37.7 mg,分別占系統(tǒng)進(jìn)水氨氮總量的3.81%、2

5、.35%和2.00%。
　　(3)研究得到了不同 DO濃度(穩(wěn)定期 DO平均為0.34、0.60和0.85 mg·L-1)對高氨廢水半亞硝化系統(tǒng) N2O釋放特性的影響。N2O釋放量隨著 DO濃度的增大而減小,當(dāng)平均 DO濃度分別為0.34、0.60和0.85 mg·L-1時(shí),單周期 N2O釋放量依次為44.2、21.0和6.6 mg,分別占系統(tǒng)進(jìn)水氨氮總量的2.35%、1.12%和0.35%。
　　(4)曝氣初期 N2O釋放

6、速率均呈先升高后降低的趨勢。隨著曝氣時(shí)間的延長,當(dāng)進(jìn)水 pH值為7.5時(shí),N2O釋放速率幾乎不變,當(dāng)進(jìn)水 pH值為8.0及8.5時(shí), N2O釋放速率逐漸增加;而在不同 DO濃度下,N2O釋放速率均呈現(xiàn)出總體增大的趨勢。
　　(5)曝氣階段初期,NH2OH氧化是生成 N2O的主要途徑,此后,AOB反硝化作用是生成 N2O的主要途徑。沉淀階段,NH4+和 NO2-的同時(shí)存在是導(dǎo)致 N2O釋放的主要原因,AOB自養(yǎng)反硝化作用是產(chǎn)生 N2