污水处理过程N2O排放:过程机制与控制策略
污水处理生物脱氮过程中氧化亚氮(N2O)作为直接碳排放源,其大气升温效应较CO2高出265倍.因此,国际上对N2O排放机制与控制策略的研究层出不穷.N2O产生源于硝化与反硝化过程,主要涉及亚硝化(AOB)及其同步反硝化、常规异养反硝化(HDN)、同步异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)和全程氨氧化(COMAMMOX)等生物途径,以及硝化过程中间产物NH2OH与NOH之非生物化学途径.常规硝化与反硝化(AOB+HDN)途径在正常运行工况下N2O排放量并不是很大,约只占进水TN负荷的1.3％;即使是HN-AD与COMAMMOX代谢过程,两者N2O产生量也不足TN负荷的0.5％.不可忽视的是AOB亚硝化及其同步反硝化,它们已被确认为是污水处理生物脱氮过程中N2O排放的首要途径;AOB过程中间产物(NH2OH与NOH)非生物化学过程以及AOB反硝化生物过程(主途径)共同导致的N2O排放量可高达TN负荷的13.3％,主要是因为硝化过程溶解氧(DO)受限引起NO2-积累所诱发的AOB反硝化过程.需要特别注意的是,污水处理过程进水碳源不足而导致的HDN反硝化进行不完全情形,这会让NO3-反硝化止步于N2O,致N2O积累,其释放量可高达TN负荷的30％.此外,污泥絮凝体内部同步硝化/反硝化(SND)现象也是N2O不容忽视的产生源,其释放量可高达TN负荷的7.7％,产生根源实际上是AOB反硝化.污水处理生物脱氮过程中为防止N2O产生,应着力促进HDN反硝化进行完全和避免AOB反硝化过程.为此,运行过程中应控制曝气池中DO处于正常水平(～2mg·L-1),并尽可能延长污泥龄(SRT→20 d),以避免AOB亚硝化积累NO2并诱发AOB反硝化出现;同时,应及时补充进水碳源,以促进HDN反硝化进行完全至终点——N2.综述总结生物脱氮过程中涉及N2O产生的所有机制,并根据过程机制讨论对其运行控制的策略.
生物脱氮、碳排放、氧化亚氮(N2O)、硝化/反硝化、AOB同步亚硝化及其反硝化、同步硝化/反硝化(SND)
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X16(环境气象学)
国家自然科学基金52170081
2023-04-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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