生活污水短程脱氮过程中氧化亚氮产生与控制

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:baronsong2009
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N2O作为三大温室气体(CO2、CH4、N2O)之一,其对环境的影响越来越受到人们的关注。N2O在大气中性质十分稳定,寿命长达120年,其增温潜势是CO2的150~300倍,它能破坏臭氧层,引起酸雨等危害。污水处理过程是N2O的重要产生源,其对温室效应的贡献也将日益突出。短程生物脱氮与传统生物脱氮相比具有很多优点,如:节省25%的氧消耗量;节省40%的外碳源消耗量;具有较高的硝化和反硝化率,能够降低剩余污泥产量等。因此,短程生物脱氮备受关注。许多研究表明,短程脱氮中产生的N2O量要比传统脱氮中产生的N2O量要多。生物反硝化是脱氮工艺中N2O产生的一个重要阶段。在反硝化过程中,N2O作为中间产物,一旦反硝化过程受到影响,该过程也会产生大量的N2O。  本课题以实际生活污水为处理对象,采用序批式反应器(Sequence BatchReactor,SBR),实现并稳定运行短程脱氮工艺。考察短程反硝化过程中影响N2O产生量的主要因素以及N2O的产生规律;通过对分段进水对短程生物脱氮过程中N2O产量影响的考察,提出了N2O减量方法,为实际生活污水处理过程中降低N2O产量提供依据。  生物短程反硝化过程中诸多因素对N2O的产生均有影响。试验主要从DO浓度、pH、C/N以及NO2--N积累四个主要因素考察其对N2O的产生量的影响。并对生物反硝化脱氮效果和N2O产生情况进行了研究,为N2O的减排及控制提供依据。  溶解氧(Dissolved Oxygen,DO)对反硝化过程中N2O产生量影响较大。反硝化过程N2O释放量随着DO的增加而增加,而反硝化速率明显降低。DO为0.0mg·L-1,其N2O产量仅占进水氮负荷的1%;当DO上升至0.7 mg·L-1,N2O释放量占总进水氮负荷的17.1%。因此,污水处理厂中前置反硝化生物脱氮工艺(A/O,A2/O)要使回流液中的溶解氧尽量较低,减少N2O产生。  试验过程中pH对亚硝酸盐还原速率影响不大,对N2O产生量影响较大。pH值为6.5时产生的N2O量为4.27 mgN·L-1,分别是pH值为8.0、7.5和7.0的7.49、6.89和4.4倍。试验中未对游离亚硝酸进行控制,很有可能是二者共同作用影响N2O的产生。实际污水反硝化过程中,pH值通常会在7.0以上,对N2O产生量影响不大。  碳氮比(C/N)是影响反硝化过程中N2O产生量的一个重要因素。低C/N不利于反硝化过程的进行,微生物利用体内内碳源进行反硝化,导致系统内部出现N2O的大量积累。在较高碳氮比(C/N=4.5)条件下,由于外碳源充足,氧化亚氮还原酶与亚硝酸盐还原酶对电子供体竞争减少,初始阶段产生的N2O在接下来的反硝化过程中被迅速还原为N2。污水处理过程中保证反硝化所需碳源的充足,可以减少N2O的产生。  短程脱氮工艺中NO2--N的积累是导致脱氮过程中N2O产量大量增加的主要原因之一。NO2--N的积累量与N2O产量呈正相关性。一次投加的方式下N2O产量最大为1.39 mg·L-1,二次投加次之,连续投加的方式下产量最小为0.22 mg·L-1。因此,可以通过多次进水或者连续流进水减少污水处理过程中NO2--N的积累量从而减少N2O产量。  考察了实际生活污水在不同分段进水模式下短程脱氮过程中N2O的产量。结果表明,N2O主要产生在硝化阶段;随着分段进水段数的增加,NO2--N的积累减少。不同进水方式下SBR短程脱氮N2O产量不同,分别为:N2O量(三次进水)
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