污水生物脫氮過程中N-,2-O產(chǎn)生的影響因素研究.pdf

1、國家氣象局局長鄭國光稱，從1750年以來統(tǒng)計的全球12個高溫年，其中11個發(fā)生在過去12年里，可見全球溫室效應(yīng)已日趨嚴(yán)重。而隨著水體“富營養(yǎng)化”問題的日漸突出，污水排放標(biāo)準(zhǔn)不斷嚴(yán)格，以控制富營養(yǎng)化為目的的脫氮除磷二級深化處理已成為當(dāng)今污水處理廠改造的趨勢。近年來的研究結(jié)果已經(jīng)證實污水脫氮處理過程也是N2O的重要產(chǎn)生源之一，N2O是引起地表溫度升高的主要溫室氣體之一，其溫室效應(yīng)是CO2的300倍左右，占全球溫室氣體效應(yīng)貢獻值的6.4％，繼

2、CO2、氯氟烴和甲烷之后占第四位。在1997年通過的《京都協(xié)議書》中，要求發(fā)達國家締約方在2008～2012年第一承諾期內(nèi)，N2O排放量要比1990年至少削減5％，我國也是締約方。因此研究如何控制和減少污水脫氮過程中N2O的排放具有十分重要的現(xiàn)實意義。 本文采用密封的SBR反應(yīng)器處理實際生活污水，研究此過程中N2O的釋放情況。反應(yīng)器有效容積6L，整體密封，磁力攪拌器提供攪拌，采用PLC程序自動控制進水、曝氣、攪拌和排水時間；該生

3、活污水COD平均值為248mg/L，氨氮54.89mg/L，pH7.43。污水脫氮過程中排放的氣體經(jīng)過干燥收集與氣體采樣袋中，利用Agilent6890氣相色譜儀分析其中N2O含量。 采用SBR工藝處理實際生活污水，考察其脫氮過程中一周期內(nèi)N2O的產(chǎn)生情況，試驗發(fā)現(xiàn)N2O的產(chǎn)生情況與氨氮氧化過程有一定的相關(guān)性，隨著氨氮不斷被氧化其產(chǎn)量也逐漸增加，并且在硝化結(jié)束后達到最大值，反硝化過程中產(chǎn)生量很?。蝗芙鈶B(tài)N2O量在硝化結(jié)束前達到最

4、大值，之后隨著曝氣的吹脫作用逐漸下降，反硝化過程變化不大。在溶解氧濃度大于2mg/L條件下，SBR法處理實際生活污水生物脫氮過程中N2O釋放量平均值為1.1mg/L，脫氮系統(tǒng)去除總氮量的2.8％左右轉(zhuǎn)化為N2O。SBR法生物脫氮過程中好氧硝化階段為N2O主要產(chǎn)生階段，其中氨氧化階段為主要產(chǎn)生階段，亞硝酸鹽氧化階段次之；而缺氧反硝化過程中N2O產(chǎn)生量較少。因此要控制N2O的產(chǎn)生重點應(yīng)著手研究氨氧化階段N2O的產(chǎn)生，從而盡可能的減少污水生物

5、脫氮過程中N2O的產(chǎn)生。 溶解氧濃度是污水生物脫氮過程中影響N2O產(chǎn)生的重要因素，高DO濃度有利于降低N2O產(chǎn)生量，當(dāng)DO濃度低于0.9 mg/L時，將導(dǎo)致N2O產(chǎn)生量的迅速升高。因此，從提高污水脫氮效率節(jié)能降耗和控制N2O產(chǎn)生量兩個角度考慮，生活污水脫氮過程中控制DO濃度在1.5 mg/L較為適宜。 試驗利用向生活污水中投加Nacl的方法，調(diào)節(jié)試驗所需不同鹽度污水，研究發(fā)現(xiàn)，長期適應(yīng)鹽度7.5g/L的活性污泥系統(tǒng)，其硝

6、化過程中N2O產(chǎn)量為實際生活污水(鹽度為0.1g/L)的2.85倍。利用適鹽7.5g/L的活性污泥系統(tǒng)處理鹽度為7.5、5和2.5g/L生活污水，硝化過程中N2O產(chǎn)量和轉(zhuǎn)化率變化不大，但隨著鹽度的降低，系統(tǒng)的比氨氧化速率有所升高。但當(dāng)鹽度由7.5g/L急劇增加到10g/L時，N2O產(chǎn)量和轉(zhuǎn)化率均有大幅升高，系統(tǒng)的比氨氧速率大幅降低。因此處理含鹽污水時應(yīng)避免鹽度的過高波動。 C/N是影響反硝化過程N2O產(chǎn)量的重要因素，利用內(nèi)源碳源

7、反硝化時，以硝酸鹽作為電子受體產(chǎn)生的N2O量較少，以亞硝酸鹽作為電子受體時產(chǎn)生量較高。無論以硝酸鹽還是亞硝酸鹽作為電子受體，隨C/N的增加，在不同C/N比條件下反硝化，N2O的產(chǎn)量和轉(zhuǎn)化率都會出現(xiàn)兩個峰，一個是碳源不充足時，另一個是碳源過高時，控制N2O產(chǎn)量最少的最佳C/N就在兩峰間。試驗發(fā)現(xiàn)以乙醇作為外加碳源，以硝酸鹽和亞硝酸鹽作為電子受體反硝化的最佳C/N分別為5.0和3.0?？刂圃谧罴袰/N條件下，與硝酸型反硝化相比，亞硝酸型反硝

8、化可節(jié)省40％碳源，并且N2O產(chǎn)量遠少于硝酸型反硝化，但當(dāng)碳源不充足(C/N=2.4)時，其N2O產(chǎn)量最高值卻是硝酸鹽型(C/N=3.5)的1.89倍。硝酸鹽作為電子受體時，在C/N較低條件下，由于碳源缺乏容易導(dǎo)致亞硝酸鹽的積累，這可能是C/N比較低時N2O產(chǎn)量較高的一個原因，這也說明此時NO2--N的還原成為反硝化的限速步驟。 通過試驗比較了不同SRT的SBR活性污泥系統(tǒng)N2O產(chǎn)生情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)較短的SRT為9d的條件下，SB

9、R反應(yīng)器可以實現(xiàn)很好的脫氮效率，脫氮效率在96％以上。經(jīng)長期馴化后不同污泥齡系統(tǒng)，其N2O的產(chǎn)生量也不同，較短污泥齡有利于N2O的產(chǎn)生。9d污泥齡的系統(tǒng)產(chǎn)生N2O量為15d污泥齡系統(tǒng)的1.2倍，分別為4.62mg/L和3.8 mg/L。不同污泥齡條件下產(chǎn)生N2O的轉(zhuǎn)化率也有所差別，污泥齡較短的系統(tǒng)產(chǎn)生的N2O的轉(zhuǎn)化率也比較高，分別為11.2％和7.8％。 復(fù)合生物反應(yīng)器(HBR)生物脫氮系統(tǒng)N2O產(chǎn)生量約為SBR生物脫氮系統(tǒng)N2