背景介紹:一氧化二氮(N2O)是一種強大的溫室氣體(GHG)，必須盡量減少廢水處理廠(chǎng)(WWTP)的產(chǎn)生和排放，以避免對氣候變化和臭氧層造成不良影響。在旅游區運營(yíng)的污水處理廠(chǎng)有機物、氮和磷的進(jìn)水負荷率會(huì )發(fā)生很大的季節性變化，運營(yíng)商必須通過(guò)改變運營(yíng)條件來(lái)應對這種變化。本研究探討了淡季到旺季的變化對葡萄牙阿爾加維著(zhù)名旅游區活性污泥污水處理廠(chǎng)N2O排放的影響。雖然文獻研究表明，增加氮和有機物負載率可以促進(jìn)增加N2O排放量，我們發(fā)現淡季的N2O排放量較高（7.4%kg N2O-NkgNH4-N-1），而這些負荷率較低。結果發(fā)現，伴隨的污水處理廠(chǎng)運行變化的影響超過(guò)了負荷率增加引起的任何變化，其中曝氣率與N2O排放動(dòng)態(tài)顯著(zhù)相關(guān)。觀(guān)察到的N2O通量的位置以及溶解與氣態(tài)N2O水平表明，與硝化器反硝化作用相比，羥胺氧化途徑可能與N2O生產(chǎn)具有更高的相關(guān)性.本研究有助于了解影響全面污水處理廠(chǎng)N2O排放的運行因素和潛在的緩解策略。


Unisense微電極系統的應用


unisenseN2O傳感器可以用于通過(guò)液相探頭(LP)和氣相探頭(GP)量化AS反應器中的N2O排放。Clark型傳感器（unisense）適用于LP和GP。這些傳感器通常用于測量污水處理廠(chǎng)和其他水生環(huán)境中溶解的N2O。將氣相N 2 O探頭（Unisense Environment A/S，丹麥）整合到采樣罩中并漂浮在該區域上方并用繩索固定。將液相N2O探針（Unisense Environment A/S，丹麥）浸沒(méi)在液體中，并放置在每個(gè)區域的浮動(dòng)氣罩旁邊。N2O的排放數據記錄7天（每周一個(gè)區域），持續6周（六個(gè)采樣點(diǎn)）。該研究分為兩個(gè)獨立的活動(dòng)，一個(gè)針對淡季（2017年4月至5月），另一個(gè)針對旺季（2017年6月至7月），每個(gè)活動(dòng)持續6周，總共持續12周。


實(shí)驗結果


本研究工作調查了這種季節性變化對在葡萄牙旅游區運行的UCT活性污泥工藝的N2O排放的影響。發(fā)現N2O排放因子從淡季到旺季降低，盡管有機和氮負載率增加，這與文獻中的預期相反。污水處理廠(chǎng)運行的伴隨變化的影響超過(guò)了負荷率增加帶來(lái)的影響，曝氣率顯示出與動(dòng)態(tài)的中等相關(guān)性每個(gè)季節內發(fā)現的N2O排放?？傮w而言，在淡季應用的相對較高的DO水平下觀(guān)察到的較高N2O排放表明，與硝化器反硝化相比，羥胺氧化途徑可能與N2O產(chǎn)生更高的相關(guān)性，其中低DO水平通常會(huì )導致增加N2O排放。

圖1、a)活性污泥反應器示意圖、流路和采樣點(diǎn)。b)活性污泥反應器中的氣體通量罩和傳感器。c)在活性污泥反應器中放置帶有氣體和液體傳感器的氣體通量罩。BR生物反應器。

圖2、a)LS（淡季）和b)HS（旺季）期間反應器的N2O排放。從圖中可以看出，在淡季發(fā)現了較高的總N2O排放量。生物反應器4(BR4)對污水處理廠(chǎng)N2O總排放量的貢獻最大，其次是BR5，缺氧區（BR3和BR6）和最終好氧區（BR7）在兩個(gè)季節的貢獻均不顯著(zhù).旺季總排放量減少的主要原因是BR4的N2O排放率較低。

圖3、BR4淡季(LS)采樣位置a)A3和b)A4和BR4(HS)旺季采樣位置c)A3和d)A4的N2O排放和曝氣率比較。N2O排放的主要貢獻者是兩個(gè)季節的BR4，該反應器中排放的每日動(dòng)態(tài)（加上曝氣率）。HS期間的排放量低于LS期間。在LS期間，與HS相比，排放更不穩定。

圖4、a)BR3-A2,b)BR5-A5,c)BR6-A6,d)BR7-A7與旺季(HS)e)BR3-A2,f)BR5-A5,g)BR6-A6,h)BR7-A7的N2O排放量比較(原始數據)。

圖5、在淡季(LS)a)BR3-A2,b)BR5-A5,c)BR6-A6,d)BR7-A7和旺季(HS)e)BR3-A2,f)BR5-A5,g)BR6-A6,h)BR7-A7中溶解N2O的比較。


結論與展望


本論文研究檢查了在葡萄牙阿爾加維旅游區運營(yíng)的一個(gè)全面污水處理廠(chǎng)在兩個(gè)不同季節期間N2O排放的時(shí)空視圖：淡季（主要旅游季節之前4月至5月）和高季節（主要旅游旺季-六月至七月）。對Vilamoura污水處理廠(chǎng)二級生物活性污泥反應器的裝載率、曝氣流量、DO濃度、溫度、水力停留時(shí)間(HRT)以及N2O（unisense污水N2O排放監測系統）排放進(jìn)行了長(cháng)期監測。這些過(guò)程因素已在文獻中確定可能影響N2O排放，以及這些動(dòng)態(tài)之間的聯(lián)系對N 2O排放進(jìn)行了評估。這是第一次在旅游區典型季節性變化固有的不同負載率下，在全面的污水處理廠(chǎng)中評估N2O排放。本研究工作提供了對導致旅游區運營(yíng)的污水處理廠(chǎng)N2O排放的主要因素的寶貴見(jiàn)解，從而導致相應的緩解策略。