连续流反应器污水硝化过程中的N2O释放

Posted 2023-01-13 反应器

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摘要：污水生物脱氮硝化阶段是温室气体一氧化二氮（N2O）的重要释放源。采用连续流反应器在2种进水氨氮（NH4-N，低氮反应器60 mg/L和高氮反应器180 mg/L）浓度条件下驯化硝化菌，并研究了不同初始NH4-N浓度和不同初始亚硝酸盐（NO2-N）浓度条件下所驯化硝化菌释放N2O的特征。结果表明在反应器运行过程中2个反应器释放N2O较少，均小于去除NH4-N浓度的0.01%；N2O的释放均随着初始NH4-N浓度或初始NO2-N浓度的升高而增加；不同初始NH4-N浓度条件下，低氮反应器驯化硝化菌的N2O释放率在0.51%～1.40%之间，高氮反应器驯化硝化菌在0.29%～1.27%之间；不同初始NO2-N浓度条件下，低氮反应器驯化硝化菌的N2O释放率在1.38%～3.78%之间，高氮反应器驯化硝化菌在1.16-5.81%之间。

污水生物硝化反硝化脱氮工艺因其具有较好的经济性、高效性和可持续性等特点，现已普遍应用于城市污水处理。但污水生物脱氮在某些条件下会释放较多的温室气体一氧化二氮（N2O）。N2O对温室效应具有较强的影响，其温室效应是二氧化碳的298倍，且在大气中性质十分稳定，生命周期长达+)*年，进入平流层后，会与臭氧作用生成NO或者NO2，导致臭氧层损耗，同时产生光化学烟雾和酸雨等。目前，大气中N2O浓度约为310*10-9，年增长速率约为0.25%～0.31%；污水处理过程产生的N2O约占全球N2O排放总量的1.3%。因此，有必要研究污水处理过程中N2O的释放特性，以期为N2O的控制提供参考。

Kampschreur等对污水处理过程中N2O释放的相关研究进行总结得到'在实验室规模污水脱氮研究中有0%～95%的氮负荷会转化为N2O释放，而在实际规模的污水脱氮过程中约有0%～14.6%的氮负荷转化为N2O释放。有些研究表明，污水生物脱氮工艺中硝化阶段是N2O释放的主要来源。硝化过程中产生并释放N2O的途径主要包括羟胺生物或化学氧化和硝化菌反硝化。。

影响硝化过程释放N2O的因素包括氨氮浓度（NH4-N）、溶解氧浓度（DO）、亚硝酸盐浓度（NO2-N）以及动态变化条件等。以往研究结果关于硝化阶段N2O释放占进水氮负荷的比率，具有较大的变化范围，如从0.1%到16%均有报道。所以，深入了解N2O在硝化过程中的释放特性和相关影响因素，对控制污水处理过程中N2O的释放具有重要的意义。

以往研究多以序批式反应器（SBR）驯化硝化菌，而以连续流反应器所驯化的硝化菌可能具有不同的动力学特征和不同的N2O释放特性。因此，本实验以连续流反应器为载体，在不同进水NH4-N浓度（60mg/l，低氮反应器，和180 mg/l，高氮反应器）条件下驯化硝化菌，进而研究所驯化的硝化菌群在反应器运行条件下、不同初始NO2-N浓度条件下和不同初始N2O浓度条件下N2O的释放特性。

1研究方法

1.1连续流实验装置及其运行条件

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