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控制污水生物处理过程中N2O的释放
更新时间:2016-05-18 来源:《环境科学与技术》 作者:王淑莹,委燕,马斌,刘牡,彭永臻

摘要:文章通过对国内外污水生物脱氮过程中氧化亚氮(N2O)产生途径最新研究成果的总结,着重讨论了污水生物处理过程中N2O释放的控制措施。在硝化过程中,N2O由氨氧化菌(AOB)的中间产物羟胺(NH2OH)和硝酰基(NOH)的分解以及AOB还原亚硝酸盐的过程产生;反硝化过程中,N2O还原酶(N2OR)的活性受到抑制,使得N2O不能被及时被还原而导致N2O积累。基于上述N2O产生途径提出了控制N2O释放量的控制措施:控制曝气量避免好氧硝化过程中DO浓度过低和缺氧反硝化过程中存在DO;通过延长污泥龄、增大内回流比和分段进水等措施控制硝化和反硝化过程中的亚硝酸盐浓度:缩短初沉池停留时间或投加外碳源,并选取甲醇或乙醇等易降解有机物作为碳源。今后可通过深入研究N2O产生机理和优化污水处理厂N2O释放量的准确检测,充分认识污水处理厂中N2O的产生环节,进一步指导污水厂N2O的释放控制。

氧化亚氮(N2O)是《京都议定书》规定的 6 种温室气体(CO2、CH4、N2O、HFCs、PFCs、SF6)之一,其化学性质稳定,在大气中存留时间长,全球增温潜势是 CO2 的190~270 倍,同时还会破坏臭氧层。自 1750 年至 2000 年,大气层中 N2O 的浓度增长了 17%,由 270×10-9 左右上升到 310×10-9 [1],且目前正以每年 0.31%的速度增长[2-3]。

污水生物脱氮过程是 N2O 的一个重要人为源。为了控制水体富营养化,近年来污水处理厂不断升级改造以使其具备生物脱氮功能,同时这也造成 N2O 排放量逐年增加。以 CO2 排放当量计,2003-2009 年间我国生活污水处理过程中排放的 N2O 占主要污水处理部门温室气体总排放的 50%以上,是主要温室气体排放源(N2O 的温室气体效应通常以 CO2 排放当量来衡量,即将 N2O 排放折算为 CO2 当量排放)[4]。据估算, 2005-2020 年间污水处理厂 N2O 排放量占全球N2O 释放量的比例将上升 13%[5]。

污水处理厂工艺特征、水质条件、运行参数和环境条件等都会影响生物脱氮过程中 N2O 的产生和释放[2]。污水处理厂中 N2O 的释放量占总氮负荷的百分比(N2O 的释放因子)在 1%~25%之间变化(表 1),约95%的 N2O 释放于生物脱氮的好氧处理单元。1%的N2O 释放因子将会使得污水处理厂的增温潜势增长量约 30%[6]。因此,降低污水处理厂中 N2O 释放对我国温室气体减排具有重要意义。我国近年来发表的污水N2O 产生与释放的综述大都集中在 N2O 产生机制和影响因素,而关于污水处理厂 N2O 释放量控制方法与措施的总结分析相对较少。本文将从污水处理过程N2O 释放量控制的角度,来分析其产生途径,并提出相对应的 N2O 释放量控制措施,为污水处理厂 N2O 减排提供参考。


版权、出处:《环境科学与技术》

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