缺氧-好氧活性污泥工藝過(guò)程中N2O變化特性的研究.pdf

1、氧化亞氮(N2O)是全球三大主要的溫室氣體之一，隨著人類(lèi)活動(dòng)的加劇，大氣中N2O的濃度不斷升高，引起全球地表增溫。污水處理廠(WWTPs)被認(rèn)為是重要的N2O人為排放源之一。由于不同污水處理廠的工藝性能和操作參數(shù)存在差異性，導(dǎo)致N2O在污水處理系統(tǒng)中的變化特性難以研究和掌控。本研究在日本高須污水處理廠進(jìn)行，該污水處理廠采用三種不同的缺氧/好氧活性污泥處理工藝處理相同水質(zhì)條件的城市污水。本論文主要考察N2O排放的空間變化特性和日變化特性，

2、分析不同環(huán)境因子（DO、溫度、進(jìn)水BOD負(fù)荷，總氮負(fù)荷）對(duì)N2O排放量的影響，總結(jié)硝化速率與N2O排放量的關(guān)系。本研究旨在明確缺氧/好氧活性污泥處理工藝中N2O在不同時(shí)間段的變化特性，確定影響N2O排放的主要因子，為該工藝中N2O的減排策略提供數(shù)據(jù)和理論基礎(chǔ)。
　　首先，本研究對(duì)比了三種不同缺氧/好氧活性污泥處理工藝中N2O的排放量。上午12:00使用瞬時(shí)采樣法，分別調(diào)查三種不同工藝，工藝1(Anoxic-1/Oxic-1/Ano

3、xic-2/Oxic-2)、工藝6(Anoxic/Oxic-1/Oxic-2/Oxic-3)和工藝7(Anoxic-1/Oxic-1/Anoxic-2/Oxic-2/Anoxic-3/Oxic-3)中各個(gè)反應(yīng)池排放的Dissolved-N2O（簡(jiǎn)稱D-N2O）和Gaseous-N2O（簡(jiǎn)稱G-N2O）濃度。結(jié)果表明，工藝6為該污水處理廠中N2O排放量的主要貢獻(xiàn)工藝，其中D-N2O和G-N2O都監(jiān)測(cè)到較高濃度。同時(shí)，相比于該缺氧/好氧工藝

4、中其他反應(yīng)池排放的N2O量，來(lái)自好氧反應(yīng)池Oxic-3的排放量最高，D-N2O和G-N2O排放量分別為41.1μg N/L，36.2μg N/L。這表明，在該缺氧/好氧工藝中，N2O主要通過(guò)好氧反應(yīng)池中發(fā)生的硝化作用產(chǎn)生。這一結(jié)果驗(yàn)證了該污水處理廠中N2O的排放存在一定的空間變化特性。
　　其次，連續(xù)在線監(jiān)測(cè)工藝6中Oxic-3的D-N2O排放量，使用N2Owastewater sensor（丹麥）分別連續(xù)在線監(jiān)測(cè)1d、3d、4d

5、，D-N2O的變化趨勢(shì)結(jié)果表明，N2O排放量在每天的不同時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)較大波動(dòng)，一般D-N2O排放量在下午14:00-17:00之間出現(xiàn)峰值，每天午夜時(shí)分排放處于較低水平，并保持穩(wěn)定狀態(tài)，直到次日上午D-N2O排放量又逐漸增加。該結(jié)果驗(yàn)證了N2O排放的日變化特性。
　　在不同的季節(jié)，通過(guò)8小時(shí)常規(guī)采樣以及24小時(shí)持續(xù)調(diào)查研究詳細(xì)闡述N2O的日變化特性并分析影響其排放的環(huán)境因子。使用N2O wastewatersystem等間隔地在線

6、監(jiān)測(cè)Oxic-2和Oxic-3中的D-N2O含量，間隔時(shí)間為15min。結(jié)果表明，Oxic-2中排放的D-N2O水平較低，且保持在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。Oxic-3中D-N2O的最高峰值出現(xiàn)在6月，為68.4μg N/L，最低峰值為9月的15.0μg N/L，最大的日平均D-N2O含量出現(xiàn)在10月，31.5μg N/L。影響N2O排放的因素有DO、溫度、進(jìn)水BOD負(fù)荷等。上午11:00-12:00之前DO濃度較高，之后DO基本不變，且含量較低

7、;當(dāng)DO濃度低于0.4mg/L時(shí)，Oxic-3中監(jiān)測(cè)到高的D-N2O排放量。溫度變化同樣影響N2O的排放量，不同季節(jié)條件下的調(diào)查結(jié)果中，冬季水溫低于22.1℃時(shí)，Oxic-2末尾的硝化過(guò)程反應(yīng)不完全，導(dǎo)致Oxic-3中容易積累N2O。平均溶解氧為1.12mg/L時(shí)，進(jìn)水BOD負(fù)荷隨時(shí)間變化趨勢(shì)與D-N2O日變化特性呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，進(jìn)水BOD負(fù)荷越低，D-N2O產(chǎn)生量越高。
　　最后，通過(guò)評(píng)估N2O的排放速率，定量分析輸入與輸出的各物