反硝化除磷脫氮工藝中N2O的產(chǎn)生及減量化控制.pdf

1、近年來隨著城市化和工業(yè)化進(jìn)程的不斷提高，低C/N、C/P比廢水日益增多，由于碳源不足，常規(guī)的污水處理工藝很難滿足要求，廢水脫氮除磷問題成為水污染控制中廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)脫氮除磷工藝由于在污泥齡、硝酸鹽、碳源、微生物等各方面存在難以協(xié)調(diào)的競(jìng)爭(zhēng)和矛盾，開發(fā)新工藝成為水處理領(lǐng)域急需解決的問題。反硝化除磷作為一種新型的高效低能耗生物脫氮除磷技術(shù)能“一碳兩用”，達(dá)到同時(shí)脫氮除磷的目的，而且還具有節(jié)省曝氣量、減小污泥產(chǎn)量的優(yōu)點(diǎn)，因此越來越受到學(xué)者

2、的關(guān)注。但最近研究發(fā)現(xiàn)，反硝化除磷過程中會(huì)產(chǎn)生大量的N2O氣體，N2O是一種重要的溫室氣體，其溫室效應(yīng)是CO2的300倍，因此研究反硝化除磷過程N(yùn)2O的釋放對(duì)溫室氣體的減排將具有重要的意義，目前針對(duì)反硝化除磷工藝處理低C/N城市污水過程中N2O釋放尤其是與傳統(tǒng)脫氮除磷工藝N2O的釋放的比較這方面的研究并不多見，為此本課題對(duì)比研究了A2/N-SBR反硝化除磷工藝和常規(guī)A/O-SBR脫氮工藝處理低C/N城市污水過程中脫氮除磷效率和N2O釋放

3、的機(jī)理及差異，最后從工藝運(yùn)行工況上，提出了切實(shí)可行的N2O減量化控制策略。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，A2/N-SBR反應(yīng)器總氮總磷的去除率均能達(dá)到90％以上，常規(guī)A/O-SBR反應(yīng)器的脫氮率僅為58％，除磷率僅為48％，這表明A2/N-SBR反應(yīng)器的脫氮除磷效率要明顯高于常規(guī)A/O-SBR反應(yīng)器。
　　 A2/N-SBR反應(yīng)器中N2O主要產(chǎn)生在反硝化和硝化階段，但其釋放主要發(fā)生在硝化階段。A/O-SBR反應(yīng)器中N2O的產(chǎn)生和

4、釋放主要發(fā)生在硝化階段，反硝化階段基本無N2O的產(chǎn)生。反硝化階段，A2/N-SBR反應(yīng)器N2O的產(chǎn)生量要遠(yuǎn)高于A/O-SBR反應(yīng)器;而在硝化階段，A2/N-SBR反應(yīng)器N2O的產(chǎn)生量要低于A/O-SBR反應(yīng)器。這表明整個(gè)周期內(nèi)，A2/N-SBR反應(yīng)器N2O的產(chǎn)生量要高于A/O-SBR反應(yīng)器，但A2/N-SBR反應(yīng)器中N2O轉(zhuǎn)化率要明顯低于A/O-SBR反應(yīng)器N2O轉(zhuǎn)化率。
　　 通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，反硝化階段兩個(gè)反應(yīng)器N2O的產(chǎn)生存在

5、明顯差異，因此我們通過批式試驗(yàn)研究了不同條件下硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮以及氧化亞氮的還原情況，結(jié)果表明:當(dāng)以胞內(nèi)聚合物PHAs為碳源進(jìn)行反硝化時(shí)，硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮以及氧化亞氮的還原速率明顯低于以乙酸鈉為碳源時(shí)硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮以及氧化亞氮的還原速率;當(dāng)存在硝酸鹽氮時(shí)，氧化亞氮的還原受阻。反硝化吸磷階段N2O產(chǎn)生量高的原因主要是因?yàn)镻HAs的降解速率慢，單位時(shí)間內(nèi)提供的電子不足，導(dǎo)致反硝化過程中硝酸鹽、亞硝酸鹽以及氧化亞氮還原酶對(duì)電子形

6、成競(jìng)爭(zhēng)，而氧化亞氮還原酶對(duì)電子的競(jìng)爭(zhēng)明顯弱于硝酸鹽和亞硝酸鹽還原酶的競(jìng)爭(zhēng)能力，氧化亞氮還原酶因競(jìng)爭(zhēng)不到足夠的電子而使N2O還原為N2的過程受阻，N2O出現(xiàn)積累。
　　 因此，針對(duì)這一原因，通過在反硝化初始階段實(shí)行連續(xù)進(jìn)水代替瞬時(shí)進(jìn)水從而減少硝酸鹽還原酶、亞硝酸鹽還原酶以及氧化亞氮還原酶對(duì)電子的競(jìng)爭(zhēng)，進(jìn)而減少N2O的生成。硝化階段N2O產(chǎn)生的主要原因是因?yàn)榉磻?yīng)初始階段較低的DO引起硝化細(xì)菌反硝化，導(dǎo)致N2O積累，因此，通過改變曝氣