城市污水A-O生物脫氮工藝N2O生成機(jī)制研究.pdf

1、溫室氣體(如 CO2、CH4、N2O等)的增加是導(dǎo)致全球變暖的重要原因，其中，N2O是一種重要的溫室氣體。N2O溫室效應(yīng)約為 CO2的265倍，且在大氣中穩(wěn)定存在114年。污水生物脫氮過程是 N2O的一個(gè)重要來源，據(jù)估計(jì)，污水處理中 N2O年釋放量為0.3-3×1012 kg，占全球N2O總釋放量的2.5-25％。因此，對(duì)污水生物脫氮工藝中N2O的生成機(jī)制及削減工藝進(jìn)行研究具有重要的理論和實(shí)踐意義。
　　本研究采用 A/O生物脫氮

2、工藝模擬裝置，選取了 DO、硝化液回流比、C/N、碳源種類、pH、Cu2+濃度以及 Fe3+濃度條件作為研究對(duì)象，考察了不同條件下城市污水A/O生物脫氮過程中的工藝運(yùn)行效果及 N2O逸散情況。研究發(fā)現(xiàn)，隨著 DO的升高N2O逸散量先增大然后逐步減少；硝化液回流比為100%及300%時(shí) N2O逸散量比硝化液回流比為150%及200%時(shí)減少；碳源種類分別為 NaAc、NaAc與葡萄糖混合、葡萄糖時(shí) N2O逸散量逐步上升；隨著 C/N的升高

3、N2O的逸散量逐步減少；隨著 pH的增高N2O逸散量逐漸減少；Cu2+濃度為0 mg/L及2 mg/L時(shí)N2O逸散量較大，進(jìn)水Cu2+濃度為0.014-1.0 mg/L時(shí)N2O逸散量較少；Fe3+濃度的變化對(duì)于N2O的逸散量影響很小。通過CO2當(dāng)量排放強(qiáng)度(CO2 equaivalent, CO2-eq)分析發(fā)現(xiàn)，DO濃度為1.13 mg/L、硝化液回流比為100%、外加碳源為NaAC、C/N為4、進(jìn)水pH為7.22、進(jìn)水Cu2+濃度為

4、0.1 mg/L、進(jìn)水Fe3+濃度為20 mg/L時(shí)可以取得最佳的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。
　　由第3章的研究發(fā)現(xiàn)，A/O工藝中DO條件的變化是N2O的逸散量變化的主要影響因素之一，因此對(duì)于不同DO條件進(jìn)行微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析意義重大。本研究選取了好氧段曝氣量分別為800 mL/min和3500 mL/min時(shí)缺氧段及好氧段的泥樣進(jìn)行高通量測(cè)序分析，研究不同DO條件下微生物群落結(jié)構(gòu)，進(jìn)而從微生物層面分析不同DO條件對(duì)于脫氮及 N2O

5、產(chǎn)生的影響。研究表明，隨著曝氣量的增大反應(yīng)器內(nèi)微生物多樣性逐漸減少、但是適合好氧條件生長的優(yōu)勢(shì)菌屬所占比例會(huì)逐漸增大；隨著曝氣量的增大氨氧化菌優(yōu)勢(shì)菌屬比例增大，且引起了反硝化菌中優(yōu)勢(shì)菌屬的改變。N2O主要產(chǎn)生在好氧段，低 DO條件下氨氧化菌屬 Nitrosomonas的反硝化途徑是好氧段 N2O產(chǎn)生的主要途徑。本研究從水質(zhì)指標(biāo)變化及微生物群落結(jié)構(gòu)分析兩方面入手，確定了 N2O的生成機(jī)制，對(duì)污水處理廠的節(jié)能減排及可持續(xù)發(fā)展提供了理論依據(jù)。