SBBR污水處理系統(tǒng)氧化亞氮排放試驗(yàn)研究.pdf

1、氧化亞氮（N2O）氣體是引起全球氣候變化的一種重要的溫室氣體，它的溫室氣體效能是CO2的300倍之多，并且對(duì)臭氧層具有破壞作用。N2O的排放源主要分為兩類：自然排放源和人為排放源。據(jù)研究表明，人為排放源是導(dǎo)致溫室氣體上升的主要原因，減少人為活動(dòng)中產(chǎn)生的N2O排放顯得越來越迫切，而污水處理過程中產(chǎn)生的N2O排放在人為產(chǎn)生的溫室氣體排放中占主導(dǎo)地位。污水的生物處理，垃圾滲濾液以及工業(yè)廢水中排放的N2O已經(jīng)受到了各國(guó)的學(xué)者以及政治決策者們?cè)絹?/p>

2、越多的重視，據(jù)估算這部分N2O的排放量占全球人為活動(dòng)產(chǎn)生的N2O排放總量的10％之多。如果不采取有力的減排措施，人類和自然生態(tài)系統(tǒng)將因?yàn)闊o法適應(yīng)未來氣候的劇烈變化而付出高昂的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)代價(jià)。
　　污水處理N2O的產(chǎn)生與水處理過程中的很多環(huán)節(jié)密切相關(guān)，其排放通量非常的不穩(wěn)定，主要取決于具體的運(yùn)行參數(shù)和環(huán)境條件。國(guó)內(nèi)外關(guān)于SBR反應(yīng)器中N2O排放的相關(guān)研究已經(jīng)比較成熟，而基于SBR水處理系統(tǒng)上發(fā)展形成的SBBR水處理系統(tǒng)生物脫氮過程中

3、N2O的排放目前還缺乏比較系統(tǒng)全面的研究。該文采用SBBR水處理系統(tǒng)處理生活污水，從實(shí)際工程運(yùn)行的角度研究了SBBR處理系統(tǒng)中N2O氣體的排放特性與掛膜密度、水力負(fù)荷、曝氣方式、溶解氧、溫度等運(yùn)行條件之間的關(guān)系，從而得到既能夠滿足處理水質(zhì)要求又能夠達(dá)到N2O減排效果的最佳運(yùn)行參數(shù)，同時(shí)提出SBBR水處理系統(tǒng)N2O減排的優(yōu)化措施。主要的研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下：
　　①掛膜密度對(duì)SBBR系統(tǒng)中水處理效能及N2O氣體排放的影響。當(dāng)掛膜密度從

4、15%增加到70%時(shí)，出水COD濃度從52.12mg/L下降到28.77mg/L，去除率從73.2%上升到85.6%；出水TN濃度在掛膜密度為50%達(dá)到最低，為19.14mg/L，去除率為65.6%，但是當(dāng)掛膜密度達(dá)到70%時(shí)，高掛膜密度使得反應(yīng)器內(nèi)基質(zhì)的傳遞受到阻礙，出水TN濃度略有升高。N2O的排放量隨掛膜密度的增加而增加，在掛膜密度為70%時(shí)排放速率最大，掛膜密度為15%時(shí)排放量最低，最低排放量為0.89mg，轉(zhuǎn)化率為1.55%，

5、但此時(shí)水質(zhì)處理效果較差。
　?、谒ω?fù)荷對(duì)SBBR系統(tǒng)中N2O氣體排放及水處理效能影響。結(jié)果表明，N2O的排放與HRT和排水比λ呈現(xiàn)出很高的線性關(guān)系。當(dāng)HRT一定時(shí)，隨著負(fù)荷的升高（排水比λ從1/4升高到2/3），出水COD濃度升高，去除率下降，N2O氣體的排放量和轉(zhuǎn)化率升高；當(dāng)排水比λ一定時(shí)，隨著負(fù)荷的降低（HRT從8h增加到12h），出水COD、TN濃度均有下降，去除率升高，N2O氣體的排放量和轉(zhuǎn)化率隨之升高。N2O的排放量在

6、0.89mg到1.68mg之間，轉(zhuǎn)化率在1.36%到2.56%之間。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)HRT或排水比λ不是定量時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)N2O的排放隨水力負(fù)荷的變化情況沒有明顯的規(guī)律可循，相同水力負(fù)荷下不同HRT和排水比λ的組合對(duì)N2O的排放有一定的影響。
　　③曝氣方式對(duì)SBBR系統(tǒng)中水處理效能及N2O氣體排放的影響。結(jié)果表明，當(dāng)曝停比分別采用6h:3h、3h:1.5h、2h:1h和1h:0.5h時(shí)，對(duì)水質(zhì)處理效果并沒有明顯的影響，出水COD濃度在

7、47.13mg/L到54.57mg/L之間浮動(dòng)，出水TN濃度略有上升，從18.39mg/L上升到21.39mg/L，去除率從70.5%下降到65.7%；曝氣方式對(duì)N2O氣體的排放有很大影響，連續(xù)曝氣時(shí)N2O氣體的排放量比間歇曝氣時(shí)的排放量更大，轉(zhuǎn)化率更高，排放量在曝停比為1h:0.5h時(shí)最低，為0.98mg，轉(zhuǎn)化率為1.57%。N2O氣體的排放主要集中在曝氣階段，連續(xù)曝氣時(shí)排放速率呈現(xiàn)出先升高再降低的趨勢(shì)，而間歇曝氣時(shí)的排放與曝停比有關(guān)

8、，停曝階段基本沒有N2O產(chǎn)生。
　?、蹹O對(duì)SBBR系統(tǒng)中水處理效能及N2O氣體排放的影響。結(jié)果表明，DO濃度是生物脫氮過程中控制N2O排放的一個(gè)非常重要的因素。當(dāng)DO濃度從2mg/L上升到5mg/L時(shí)，出水COD從47.11mg/L下降到32.74mg/L，去除率從77.3%上升到84.2%；出水TN濃度從17.41mg/L上升到27.39mg/L，去除率從66.4%下降到45.9%。N2O的排放隨DO的升高逐漸降低，排放量從0

9、.94mg下降到0.58mg，轉(zhuǎn)化率從1.83%下將到1.12%。
　?、轀囟葘?duì)SBBR系統(tǒng)中水處理效能及N2O氣體排放的影響。結(jié)果表明，在本試驗(yàn)的研究范圍內(nèi)溫度對(duì)SBBR水處理系統(tǒng)中COD的去除沒有非常明顯的影響，出水COD的濃度在32.94mg/L到35.76mg/L之間浮動(dòng)；當(dāng)溫度從20℃升高到30℃，TN的去除率隨著溫度的升高有所升高，出水濃度從17.31mg/L降到14.94mg/L，去除率從62.5%上升到67.6%；

10、當(dāng)溫度過高（>35℃）時(shí)去除率略有下降，TN出水濃度升到15.39mg/L，去除率為66.7%。溫度越高，N2O氣體排放越高，20℃時(shí)排放量最低，為0.41mg，轉(zhuǎn)化率為0.99%。
　　根據(jù)上述研究結(jié)果，提出了以下SBBR水處理系統(tǒng)N2O氣體減排優(yōu)化的措施：避免好氧段過度曝氣的發(fā)生；控制反硝化階段C/N比不宜過低；要控制系統(tǒng)中酶活性的抑制物對(duì)酶活性的抑制作用；實(shí)施良好的在線監(jiān)控以動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)微生物的活動(dòng)及N2O排放情況，避免環(huán)境條