污水处理厂N2O的释放特征和减排途径研究

温室气体N2O含量的增加对气候变化产生显著影响,针对污水处理行业N2O减排控制的发展趋势与需求,以典型污水生物处理工艺为对象,对N2O产生机理、释放特征和核算、影响因素进行了综述和分析.研究表明,污水处理厂N2O的释放主要来自生物脱氮过程的硝化阶段和反硝化阶段,不同污水处理厂的N2O释放因子和释放特征不同.DO、温度和C/N是影响N2O释放的主要因素,最后从污水处理厂工艺运行和水质调控角度提出了具有可操作性的N2O减排途径与方法.     

硝化类型对污水脱氮过程中N2O产生量的影响

采用好氧-缺氧SBR系统,研究实际生活污水脱氮过程中N2O的产生与释放情况,重点考察硝化类型对脱氮过程中N2O产生量的影响.结果表明,实际生活污水脱氮过程中N2O主要产生于硝化阶段,而反硝化阶段有利于降低N2O产生量.硝化类型对脱氮过程中N2O产生量有显著影响.全程硝化和短程硝化过程中N2O-N产生量分别为1.87,0.90mg/L,短程硝化过程中N2O产生量远低于全程硝化过程中N2O产生量.在DO浓度不受限制的情况下,应用实时过程控制,实现短程硝化反硝化,可降低污水脱氮过程中N2O产生量.     

污水生物脱氮过程中N_2O的释放途径和影响因素

为了更好地理解和掌握污水处理过程中N 2O的释放规律,结合近年来已经发表的研究结果,就传统的污水生物脱氮过程(全程硝化反硝化过程)和新型污水生物脱氮过程(同步硝化反硝化、短程硝化反硝化和厌氧氨氧化)中N2O的释放途径以及影响因素进行了综述。通过综述发现,硝化和反硝化过程均有可能导致N2O的释放,且硝化过程更易产生N2O;与传统的脱氮过程相比,同步硝化反硝化等新型脱氮过程产生N2O的概率更大;影响N2O释放的因素主要有DO浓度、NO-2浓度、进水氨氮负荷、SRT和COD/N等运行工况和细菌种类及其活性。最后,展望了该领域的研究方向。     

污水生物脱氮革新工艺中强温室气体N_2O的产生及微观机理

N2O是一种强温室气体,而污水处理已被报道是导致N2O产生的潜在人为源之一,且主要发生在生物脱氮的硝化和反硝化过程.本文立足于当前的污水脱氮热点工艺,如短程硝化反硝化、同步硝化反硝化、厌氧氨氧化和反硝化除磷,介绍了这些新工艺的反应机理,描述了它们在非稳态运行过程N2O的释放特征以及溶解氧(Dissolved Oxygen,DO)、NO 2-、自由氨(Free Ammonia,FA)、自由亚硝酸(Free Nitrous Acid,FNA)和进水COD/N等关键因子的影响作用,并进一步从微生物学和生物化学角度剖析了各工艺脱氮过程产生N2O的可能原因.在全球积极应对气候变暖趋势的大背景下,探明污水脱氮工艺N2O的释放本质,提出有效的减排控制方法,对于防止环境污染问题由水环境转移到大气环境具有重要意义.     

控制污水生物处理过程中N_2O的释放

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。     

A~2/O工艺中污泥基团内生成N_2O的微生态特性

污水生物脱氮过程中会释放一种强温室气体——N2O,为了从微观层面查明N2O的产生来源,利用N2O微电极对城市污水处理厂A2/O工艺中污泥基团内部N2O的产生特性及微环境条件进行了研究,并辅助利用NH+4、NO-3、NO-2、DO及p H微电极探究氮素迁移转化特征。结果表明,N2O主要是在缺氧池和好氧池释放,在缺氧池最多,且缺氧前段多于后段;好氧池DO浓度越低,污泥基团内部N2O的生成浓度越高,意味着释放的N2O越多;在厌氧池最少,污泥基团内N2O产生浓度仅为25μmol/L。由此可推断缺氧池中进行的反硝化反应和好氧池中的氨氧化作用是A2/O工艺N2O产生的两大来源。     

污水生物脱氮过程中N2O的产生与控制研究进展

N2O是一种重要的温室气体,并且能破坏臭氧层,因而在全球变化研究中受到广泛关注.研究表明,污水生物脱氮过程是N2O的一个重要人为源.为此,对污水生物脱氮过程中N2O的产生与控制进行研究具有重要的意义.文章对污水生物脱氮过程中N2O的产生机理、影响因素和减量化策略进行了论述.N2O通常被认为是不完全硝化作用或不完全反硝化...     

污水生物脱氮与温室效应气体（CO2,N2O）控制的研究

生物脱氮是污水处理中非常重要的步骤,在此过程中,由于污水中有机物的代谢分解和脱氮作用而产生了大量的温室效应气体CO2和N2O。本文介绍了目前污水生物脱氮的机理和影响N2O产生的因素,并对氢细菌高效固定CO2和脱氮机能进行了论述。     

SRT对于污水脱氮过程中N2O产生的影响

试验采用经过长期驯化,控制污泥龄分别为9d和15d的活性污泥,以实际生活污水为研究对象,考察了不同污泥龄(SRT)对污水脱氮过程中N2O的产生量和转化率的影响.结果表明N2O主要产生于污水脱氮的硝化过程中,而反硝化过程的贡献较少.较短的污泥龄有利于脱氮过程中N2O的产生,9d污泥龄的活性污泥系统产生N2O量是15d污泥龄污泥系统的1.2倍,分别为4.62mg·L-1和3.8mg·L-1.不同污泥龄条件下产生N2O的转化率也有所差别,污泥龄较短的活性污泥系统产生N2O的转化率也较高,分别为11.2%和7.8%.系统经长期在较短的污泥龄下运行,并没有影响系统的脱氮效果,两种污泥龄条件下系统的脱氮率都在96%以上.为了减少污水脱氮过程中N20的产生量,应避免污水处理系统过短的污泥龄,造成污水脱氮过程N2O的产量和转化率的大幅升高.     

不同污水生物脱氮工艺中N2O释放量及影响因素

微生物的硝化及反硝化过程为污水处理过程中N2O的主要产生源.从微生物学和生物化学反应的角度,阐述了硝化及反硝化过程中N2O的生成机理以及与N2O产生相关的关键酶的基本特性,同时给出了几种典型硝化及反硝化菌的N2O产生与释放情况.通过对实际污水处理厂、不同污水处理工艺,尤其是新工艺过程中N2O释放量及产因的分析,指出污水生物处理过程中N2O的释放量与污水水质、污水处理工艺、工艺的运行工况及微生物的种群结构有关,并对底物浓度、DO浓度、SRT等关键性因素进行了重点论述.在综合分析N2O产生机理及影响因素的基础上,从工艺运行工况及微生物种群优化2个角度,初步提出了控制污水生物处理过程中N2O释放的策略.     

碳源类型对污水生物处理过程中氧化亚氮释放的影响

碳源是污水生物处理过程中N2O释放的重要影响因素.本试验以不同碳源（葡萄糖、乙酸钠和淀粉）条件下的SBR反应器为研究对象,分析了碳源类型对于N2O释放的影响作用.结果发现,N2O释放主要发生在好氧段,且释放总量受碳源影响,以乙酸钠为碳源的反应器产生的N2O最多,释放速率最大,其次为葡萄糖,淀粉最少,N2O转化率分别为7...     

生活污水短程生物脱氮过程中N2O的产生与控制方法

 为降低和控制实际污水处理厂中N2O产生量,通过长期试验和间歇试验对SBR法实际生活污水全程及短程脱氮过程中N2O的主要产生源和影响因素进行了研究.结果表明:生活污水短程硝化反硝化过程中有N2O产生,并且N2O主要产生于短程硝化过程中,即氨氧化过程中,而反硝化作用没有N2O产生,且能够将氨氧化结束时,活性污泥中累积的溶解性N2O进一步还原为N2.短程硝化过程中,N2O产生量随进水氨氮浓度的升高而显著增加.DO浓度对N2O的产生与释放有重要的影响,DO浓度高于2mg/L和低于0.5mg/L N2O产生量均较低.DO低于0.5mg/L时,一方面,降低了曝气作用对N2O的吹脱,延长了N2O在活性污泥中的停留时间;另一方面,在活性污泥絮体内部形成缺氧区,促进了同步硝化反硝化,在硝化作用的同时,加强了反硝化作用对N2O的还原作用,利于N2O的减量控制.     

两种改良型A~2/O工艺的实例介绍

现有的城市污水处理厂大多采用A2/O工艺,此法对污水除磷脱氮较为有效,但由于生物脱氮和生物除磷是相互矛盾的,所以其效果仍不理想,故许多污水处理厂会在传统A2/O工艺基础上进行改良。在此,介绍两个污水处理厂改良型A2/O工艺的实例,以供参考。     

以化学抑制法研究污水生物处理过程中N2O的释放源

采用化学抑制法,研究了不同曝气量下污水生物处理过程中N2O的释放源.结果表明,缺氧段中, N2O的主要释放源为硝酸盐异化成氨反应,而反硝化反应消耗N2O.好氧段中N2O释放源受曝气量的影响很大,当曝气量适中时(65L/h), N2O释放源主要为硝化细菌反硝化作用;而当曝气量偏高(105L/h)或偏低(25L/h)时,同步硝化-反硝化反应是主要的N2O释放源.同时硝化细菌反硝化反应也能够产生少量N2O.     

添加酸改性赤泥对模拟人工湿地生态系统的影响

为探讨垃圾渗滤液处理过程中N_2O的释放规律,以某垃圾焚烧发电厂渗滤液处理站为对象,通过现场采样监测和实验室分析,研究了该站渗滤液处理各单元N_2O的液面释放通量、溶解态浓度、年释放总量、释放系数及其影响因素。结果发现:该站处理N_2O的最大释放源是好氧池,释放量占比为73.35%;好氧池污水中溶解氧浓度和亚硝态氮浓度是影响N_2O释放的主要因素,水温、pH值、C/N等参数对N_2O释放通量的影响并不显著;N_2O的年人均释放系数为0.162~0.186 g/(人·a),N_2O的污水流量释放系数为1.755×10~(-3)~2.028×10~(-3)g/L,前者要小于IPCC报告中关于生活污水的对应数据,后者远高于IPCC报告中相应数据。这对完善我国温室气体排放的基础数据、促进垃圾渗滤液处理的节能减排和CDM项目开发,都具有借鉴价值。     

垃圾渗滤液处理工艺中N_2O的释放规律及影响因素研究

为探讨垃圾渗滤液处理过程中N_2O的释放规律,以某垃圾焚烧发电厂渗滤液处理站为对象,通过现场采样监测和实验室分析,研究了该站渗滤液处理各单元N_2O的液面释放通量、溶解态浓度、年释放总量、释放系数及其影响因素。结果发现:该站处理N_2O的最大释放源是好氧池,释放量占比为73.35%;好氧池污水中溶解氧浓度和亚硝态氮浓度是影响N_2O释放的主要因素,水温、pH值、C/N等参数对N_2O释放通量的影响并不显著;N_2O的年人均释放系数为0.162~0.186 g/(人·a),N_2O的污水流量释放系数为1.755×10~(-3)~2.028×10~(-3)g/L,前者要小于IPCC报告中关于生活污水的对应数据,后者远高于IPCC报告中相应数据。这对完善我国温室气体排放的基础数据、促进垃圾渗滤液处理的节能减排和CDM项目开发,都具有借鉴价值。     

以甲醇为碳源生物反硝化过程释放一氧化二氮的试验研究

污水生物反硝化脱氮过程是一氧化二氮(N2O)的重要释放源之一.试验采用序批式反应器以甲醇为碳源(电子供体),硝酸盐(NO3--N)为电子受体驯化反硝化菌,并采用批处理试验研究不同电子受体、不同碳氮(C/N)比和不同初始亚硝酸盐(NO2--N)质量浓度条件下N2O释放情况.在典型周期试验和批处理试验中均能检测到N2O的释放.以NO2--N为电子受体时会释放较多的N2O,而以NO3--N为电子受体时释放的N2O相对较少.不同C/N比通过影响反硝化菌的活性进而影响N2O的释放,反硝化菌的活性和N2O的释放量均随着C/N比的降低而降低.N2O的释放量随着初始NO2--N质量浓度的增加而增加,一定浓度范围内的NO2--N会增强反硝化菌的活性.初始NO2--N质量浓度与N2O的释放量具有较好的指数相关性.     

DO浓度对生活污水硝化过程中N2O产生量的影响

为确定污水脱氮过程中最优的DO浓度和曝气方式,以提高污水处理效率,降低N2O产生量,采用实际生活污水应用小试SBR反应器,重点考察了不同DO浓度条件下,硝化效率和硝化过程中N2O的产生量.结果表明,当DO浓度恒定为0.4mg·L-1时,虽然硝化过程所消耗的能量最低,但其氨氮氧化的速率较低.提高DO浓度,氨氮氧化速率可随之升高.低氨氮生活污水硝化过程中仍有N2O产生.DO浓度为0.4 mg-L-1和0.9 mg·L-1时,污水N2O产生量(以N计)分别为1.5 mg·L-1和1.6mg·L-1;而DO浓度为1.5 mg·L-1和2.0 mg·L-1时,N2O产生量则分别降低至0.5 mg·L-1和0.4 mg·L-1.当DO浓度高于1.5mg·L-1后,继续提高DO浓度,氨氮氧化速率升高的速率变缓,同时N2O产生量大幅降低.因此,从提高污水脱氮效率节能降耗和控制N2O产生量2个角度考虑,生活污水脱氮过程中控制DO浓度在1.5 mg·L-1较为适宜.     

脱氮型生物反应器填埋场中N_2O产生潜势分析

阐述了微生物硝化和反硝化过程中N2O的产生机理以及影响因素,重点介绍底物浓度、O2量、含水率、pH、温度等因素对N2O产生的影响。根据N2O产生机理及影响因素分析,结合脱氮型生物反应器填埋场运行过程中不同影响因素的变化,对脱氮型生物反应器填埋场N2O的产生进行了分析探讨。认为相比于其他生物反应器填埋场,脱氮型生物反应器填埋场可能会增加N2O的产生量,该问题需要进行深入研究。     

活性污泥法废水脱氮过程C／N值对N2O释放及脱氮效果的影响

本就活性污泥法废水脱氮过程中C／N值对N2O气体形成及废水处理脱氮效果的影响进行探讨。试验结果表明．C／N≥4．5时．脱氮过程中没有N2O气体释放大气中，总脱氮率≥92％；而当C／N≤3．0时，由NH3-N转化为N2O-N的百分比随C／N值下降而升高。