污水生物脱氮过程作为大气中N2O的一个重要人为来源,近年来其产生量值有逐年增大的趋势,对污水生物脱氮过程产生的N2O进行有效减排控制目前已成为大气污染控制及水污染控制领域的重要研究课题之一。本研究以污水生物脱氮N2O产生与释放过程为主要研究对象,以序批式活性污泥反应器(Sequencing Batch Reactor,SBR)作为模型试验装置,利用正交试验手段系统解析并筛选造成污水生物脱氮过程N2O产生的关键作用因子,在此基础上定量阐明关键因子作用下N2O的产生规律,并依此开展SBR反应器处理实际生活污水过程N2O减排控制研究,提出相应的污水生物脱氮N2O减排控制策略,从而为污水生物脱氮N2O产生机理和减排控制研究提供理论参考和科学依据,并为污水生物脱氮N2O减排控制实际工程应用提供技术借鉴。试验中设计9因素4水平正交表对依据文献筛选出的温度(A)、DO(B)、pH(C)、C/N(D)、氨氮浓度(E)、运行模式(F)和碳源种类(G)等7个影响N2O产生的主要因素开展正交试验考察,采用排队评分法并依据得出的极值大小对上述7因素进行影响作用水平排序,排序结果为RB>RD>RG>RC>RE>RA>RF,从而从上述7因素中筛选出DO、C/N、碳源种类和进水pH值作为影响污水生物脱氮N2O产生的四个关键作用因子并用以开展下一步试验研究。随后利用响应面法对筛选出的四个关键作用因子进行进一步分析,证实上述四因子对污水生物脱氮N2O产生的影响程度为DO>C/N>碳源种类>p H,与正交试验结果一致。启动SBR模型反应器,反应器进水采用人工配制模拟生活污水,反应器经20d启动成功,启动成功后及稳定运行阶段,系统COD、氨氮、总氮去除率可分别保持在90%、85%、80%以上。启动阶段,N2O产生量逐渐减少,至稳定运行时,N2O产生量维持在2mg/L左右。随后试验分析了DO、进水C/N、碳源种类以及pH值四个关键因子变化对SBR反应器污染物去除及N2O产生的影响作用规律。试验期间,系统DO水平分别控制在0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mg/L,控制进水C/N为2、4、6、8、10、12,进水pH值为6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0,在保证污染物去除效能前提下,DO=1.5mg/L、C/N>6.0、pH=7.5~8.0,混合碳源时N2O产生量值最低,此工况可作为控制N2O产生的推荐运行工况;系统碳源种类分别选用可溶性淀粉、葡萄糖、乙酸钠、甲醇、丙酸、丁酸,其中进水碳源为乙酸钠和甲醇时N2O产生量最多,同时发现混合碳源条件下系统N2O产生量值低于单一碳源,而实际生活污水均为混合碳源。此外本研究还发现,SBR模型反应器中N2O主要产生于曝气阶段,且曝气阶段N2O的产生量与亚硝态氮浓度有较强的正相关性关系。试验中还就SBR反应器在处理实际生活污水过程中的污染物去除效能及N2O产生规律进行了长期考察,控制SBR模型反应器曝气阶段DO为1.5mg/L,pH值7.5~8.0,当实际生活污水COD、氨氮平均浓度为277mg/L、62mg/L时,SBR模型反应器出水COD、氨氮浓度可稳定维持在25.8mg/L、9.2mg/L,可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)》中的一级A排放标准。期间系统产生的N2O浓度维持在1.7mg/L左右,对比文献报道及前期试验结果,N2O产生量值始终处于较低水平;综合考虑处理实际生活污水过程中的可操作性,推荐本研究SBR模型反应器N2O减排控制策略为,控制曝气阶段DO为1.5mg/L,pH值7.5~8.0。