分段进水SBR短程生物脱氮过程中N2O产生及控制

Posted 2023-01-13 碳源

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摘要：利用SBR，控制曝气量为60 L/h，利用在线pH曲线控制曝气时间，成功实现了短程生物脱氮过程，并考察了不同进水方式下SBR运行性能及N2O产量。结果表明，分段进水能够有效降低短程生物脱氮过程中外加碳源投加量。在原水进水碳氮比较低时，采用递增进水量的进水方式，能够有效降低生物脱氮过程中NO2-积累量，从而降低系统N2O产量。1次进水、2次等量进水和2次递增进水方式下，生物脱氮过程中N2O产量分别为11.1、8.86和5.04 mg/L。硝化过程中NO2--N的积累是导致系统N2O产生的主要原因。部分氨氧化菌（AOB）在限氧条件下以NH4+-N 作为电子供体，NO2--N作为电子受体进行反硝化，最终产物是N2O。

N2O作为产生NO的前体物质，消耗臭氧、破坏臭氧层，对全球环境及气候变化具有重要影响，污水处理过程是N2O的一个重要产生源。初步估计该过程每年排放的N2O量约0.3*1012～3*1012kg，占全球N2O总排放量的2.5%～25%。鉴于此，2006年IPCC将污水处理厂出水中N2O的含量标准由1%减至0.5%。大量研究表明，亚硝态氮积累是导致生物硝化反硝化过程中氧化亚氮产量增加的主要原因。

脉冲式SBR是在传统SBR基础上对其运行方式改进后的一种新型污水脱氮处理工艺，该工艺通过时间上分多段进水的运行方式，充分利用原水中的有机物作为反硝化碳源，节省了外加碳源的投量，实现了污水的深度脱氮。yang等利用在线PH值等作为控制参数，成功实现了中试基础上的短程生物脱氮过程，提高了系统的稳定性，使得该工艺有了更大的发展空间。

利用分段进水方式，能够有效降低生物脱氮过程氧化亚氮产量。但是，对C/N较低的生活污水，等量进水方式中会导致缺氧段亚硝的积累。

本研究利用在线PH作为在线控制手段，以实现短程硝化反硝化，并在此基础上考察不同进水方式及流量分配对低碳氮比生活污水脱氮过程()e产生过程的影响，确定降低系统N2O产量的策略。。

1材料与方法

1.1实验用水水质及种泥

实验用水取自北京某大学家属区生活污水，原水COD平均值120mg/L，NH4+-N平均值65 mg/L，NO-N小于1 mg/L。实验用接种污泥取自北京某污水厂回流污泥，实验初期以生活污水培养近10个月，实验期间系统短程脱氮效果达96%以上。

1.2实验装置及运行

图1为2次进水脉冲式SBR的操作过程示意，由于原水碳氮比较低，因此，本实验过程分别对比1次进水，2次进等量进水和2次递增进水等3种进水方式。其中在最后一个反硝化阶段一次性投加无水乙醇作为反硝化碳源。表1所示为实验过程进水变化操作过程。脉冲SBR好氧和缺氧的持续时间由实时控制策略控制。

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