序批式好氧-連續(xù)流缺氧人工濕地污水處理N2O減排試驗(yàn)研究.pdf

1、N2O作為一種危害性很大的溫室氣體，其增溫潛勢(shì)（GWP）是CO2的130～300倍，已成為全球氣候變暖、臭氧層破壞和酸雨形成的重要原因。人工濕地具有投資省、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單和處理效果好等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于中小型污水處理系統(tǒng)。大量研究表明，人工濕地污水處理系統(tǒng)是N2O的一個(gè)重要釋放源，在人工濕地污水處理系統(tǒng)的硝化和反硝化過(guò)程中有大量N2O排放。因此，研究人工濕地中N2O產(chǎn)生過(guò)程并進(jìn)一步減少N2O的排放量，具有現(xiàn)實(shí)意義。
　　試驗(yàn)采用序批

2、式好氧-連續(xù)流缺氧人工濕地，通過(guò)控制好氧硝化和缺氧反硝化過(guò)程中影響N2O排放的因素，以達(dá)到N2O減排的效果。好氧硝化段的四級(jí)人工濕地采用跌水串聯(lián)和序批式運(yùn)行方式，進(jìn)水-反應(yīng)-全排空的運(yùn)行方式，使得池內(nèi)基質(zhì)與大氣全方位接觸，復(fù)氧效果好，可以強(qiáng)化硝化過(guò)程；缺氧反硝化階段采用連續(xù)流運(yùn)行方式，DO濃度低，使得反硝化過(guò)程完全進(jìn)行，能有效減排 N2O釋放量。通過(guò)研究水力停留時(shí)間（HRT）對(duì)序批式好氧-連續(xù)流缺氧人工濕地污水處理效能和N2O排放通量的

3、影響，找出最佳水力停留時(shí)間。在最佳HRT下，研究進(jìn)水濃度和溫度對(duì)人工濕地污水處理效能和N2O排放通量的影響，并通過(guò)對(duì)基質(zhì)內(nèi)氮的遷移轉(zhuǎn)化的研究，建立氮平衡質(zhì)量模型，估算其溫室氣體減排潛力。研究得出主要結(jié)論如下：
　?、?HRT對(duì)序批式好氧-連續(xù)流缺氧人工濕地污水處理效能及N2O排放通量的影響研究，結(jié)果表明：在一定范圍內(nèi)隨著HRT的延長(zhǎng)，處理效能有所提高。當(dāng)單級(jí)好氧人工濕地HRT為1h、2h，出水NH3-N和TN濃度不能達(dá)到一級(jí)B標(biāo)；

4、當(dāng)單級(jí)好氧人工濕地HRT為3h、4h，缺氧人工濕地的HRT為3h時(shí)，出水中的COD、NH3-N、TN、TP的濃度均能滿足城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)B類標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)單級(jí)好氧人工濕地HRT分別為1h、2h、3h、4h，缺氧人工濕地HRT為1h時(shí)，N2O平均釋放通量分別為70.2μg m-2h-1、103.7μg m-2h-1、139.7μg m-2h-1、238.5μg m-2h-1；缺氧人工濕地HRT為3h，N2O平均釋放通量分別為66

5、.5μg m-2h-1、100.1μg m-2h-1、135.1μg m-2h-1、234.4μg m-2h-1。好氧人工濕地N2O排放量隨著HRT延長(zhǎng)而增大，缺氧人工濕地N2O排放量隨著HRT的延長(zhǎng)而減少。對(duì)N2O釋放通量和DO濃度做線性擬合分析，結(jié)果表明：好氧人工濕地中N2O的排放量與DO呈負(fù)相關(guān)，缺氧人工濕地N2O的排放量與DO呈正相關(guān)。在水質(zhì)達(dá)到一級(jí)B標(biāo)的前提下，按照N2O排放量最小的原則，得出的最佳運(yùn)行HRT為單級(jí)好氧人工濕地

6、和缺氧人工濕地均為3h。
　　②進(jìn)水濃度對(duì)序批式好氧-連續(xù)流缺氧人工濕地污水處理效能及 N2O排放通量的影響研究，結(jié)果表明：在最佳運(yùn)行HRT下，高、中、低三種進(jìn)水濃度下系統(tǒng)對(duì)COD去除率分別為77％、69%、57%，出水COD濃度均能滿足一級(jí)B標(biāo)；高進(jìn)水濃度下，NH3-N和TN出水濃度分別為10mg/L、21.71mg/L，接近一級(jí)B類標(biāo)準(zhǔn)；中、低進(jìn)水濃度下NH3-N和TN出水濃度滿足一級(jí)B類標(biāo)準(zhǔn)。在高、中、低三種進(jìn)水濃度下，序批

7、式好氧-連續(xù)流缺氧人工濕地 N2O平均釋放通量分別為138.5μg m-2h-1、110.6μg m-2h-1、109.8μg m-2h-1，缺氧人工濕地N2O平均釋放通量分別為105.6μg m-2h-1、132.6μg m-2h-1、142.4μg m-2h-1，總體上N2O排放通量隨著進(jìn)水濃度的增大而增加，而缺氧人工濕地N2O排放通量隨著進(jìn)水濃度增大而減少，但影響并不顯著（p=0.16>0.05）。
　　③溫度對(duì)序批式好氧-

8、連續(xù)流缺氧人工濕地污水處理效能及 N2O排放通量的影響研究，結(jié)果表明：在最佳運(yùn)行HRT下，在溫度為25～35℃、12～25℃時(shí)，出水COD、NH3-N和TN均能達(dá)到一級(jí)B類標(biāo)準(zhǔn)。在溫度為12℃以下時(shí)，出水NH3-N和TN接近一級(jí)B類標(biāo)準(zhǔn)。溫度對(duì)N2O的排放影響體現(xiàn)在N2O的季節(jié)和日變化特征，好氧人工濕地和缺氧人工濕地N2O通量最大值均在10月份，最小值均在1月份；在秋季、冬季和春季，一天中N2O釋放通量最大值分別出現(xiàn)在12:00、14:

9、00、12:00，N2O釋放通量最小值均出現(xiàn)在凌晨24:00。
　?、軐?duì)序批式好氧-連續(xù)流缺氧人工濕地進(jìn)行氮質(zhì)量平衡和溫室氣體減排估算研究，結(jié)果表明：夏季、秋季和冬季序批式好氧-連續(xù)流缺氧人工濕地的N2O釋放通量分別占污水氮流入量的比例系數(shù)為8.95×10-4、6.66×10-4、2.27×10-4；通過(guò)與普通污水處理廠溫室氣體排放量進(jìn)行比較，該人工濕地年排放的溫室氣體為606.8 kgCO2當(dāng)量，遠(yuǎn)少于普通污水廠的3232.6k