背景介紹:溫室氣體(GHG)排放越來(lái)越受到社會(huì )所有部門(mén)的關(guān)注，因此也涉及廢水處理。N 2 O的形成是所有生物脫氮過(guò)程的常見(jiàn)問(wèn)題，N2O排放的一般機制已被了解，但實(shí)際排放因地點(diǎn)而異，并取決于幾個(gè)重疊因素。為了在保持脫氮效率的情況下減少這些排放，了解此類(lèi)排放很重要。盡管近年來(lái)進(jìn)行了大量研究，但在城市污水處理處理的溫室氣體排放方面仍然存在很大的不確定性。特別是在不同處理過(guò)程之上的單個(gè)位置進(jìn)行的短期濃度測量意味著(zhù)排放估算存在重大不確定性。盡管量化這些排放的測量?jì)x器和設備已經(jīng)改進(jìn)，但設備的密集處理或昂貴的自動(dòng)分析通常意味著(zhù)只能進(jìn)行限時(shí)測量，尤其是在開(kāi)放式污水處理廠(chǎng)中。一種方法是測量水相中溶解的N2O，然后可以直接監測過(guò)程變化及其對N2O形成的影響。然而由于N2O既產(chǎn)生又消耗，排放估算需要對過(guò)程廢氣的實(shí)際排放進(jìn)行適當建模。雖然傳感器可以測量溶解的N2O，傳感器太脆弱和不穩定，無(wú)法在全尺寸過(guò)程中定期使用。這些項目之前的努力和經(jīng)驗以及溶解N2O傳感器的進(jìn)一步改進(jìn)，可以通過(guò)將測量結果與非曝氣區相結合來(lái)估算曝氣區和非曝氣區的N2O向空氣的總排放量。建立排放模型。研究人員在瑞典污水處理廠(chǎng)的一次測量活動(dòng)中，將連續溶解的N2O測量與排放模型相結合，并在全規?；钚晕勰喙に嚨耐耆忾]的工藝環(huán)境中對同時(shí)進(jìn)行的廢氣測量進(jìn)行了比較。


Unisense微電極系統的應用


用于測量水相中溶解的N 2 O的傳感器是由位于丹麥奧胡斯的Unisense Environment A/S提供的Clark型微傳感器。在測量過(guò)程中，N2O水傳感器被放置在流域的不同位置，在充氣區和非充氣區進(jìn)行測量。水傳感器測量溶解的N 2 O和水溫。傳感器每周校準一次，因為在使用的傳感器版本中只能讀取標準毫安(mA)信號讀數。在這些校準期間，沒(méi)有觀(guān)察到校準的顯著(zhù)影響。校準是通過(guò)使用N 2O的標準2點(diǎn)校準法進(jìn)行的。


實(shí)驗結果


利用數學(xué)排放模型計算了傳統活性污泥工藝的總氧化亞氮(N2O)排放量。用N2O微電極傳感器將N2O溶解在水相中。計算的排放量顯示出良好的一致性，測量排放量基于煙氣通風(fēng)系統中來(lái)自密閉過(guò)程的濃度和氣流。各種各樣的測試都有潛在的影響，參數表明該模型的排放估計穩健可靠。因此，輸入數據中常見(jiàn)的不確定性仍然是好的，溶解N2O的測量需要較低的維護和基于這些測量的N2O排放監測，這可以認為是一項重大的實(shí)際改進(jìn)，特別是在非封閉廢水，這將是有利的。

圖1、2015年5月11日至7月14日期間，在K?ppala污水處理廠(chǎng)BB11區的通風(fēng)空氣中測得的一氧化二氮(N 2 O)濃度。

圖2、2015年5月11日至7月14日期間，工藝水溫度和測量的水相中的N 2 O濃度。圖中顯示了在工藝水中測得的N2O濃度和溫度。在某些時(shí)期（陰影區域），水傳感器被放置在處理線(xiàn)的非曝氣區域內，并且在這些時(shí)期，N2O的測量值接近于零，具有正讀數和負讀數。由于這些非常低的濃度還涉及正確讀數的高不確定性，因此評估中排除了這些數據點(diǎn)。在非曝氣區測量的主要結果是沒(méi)有形成大量的N2O，并且由于沒(méi)有進(jìn)行曝氣，可能形成的N2O沒(méi)有被汽提而是留在水中。N2O在這些區域中可能形成的要么在水通過(guò)曝氣區時(shí)排放到廢氣中，要么隨流出物一起排放，并可能在污水處理廠(chǎng)的后期排放。。

圖3、在5月11日至7月14日期間，分別放置在曝氣區和通風(fēng)空氣中時(shí)，根據水傳感器的濃度測量結果計算(Calc)和測量(Ref)N 2 O排放量。

圖4、靈敏度模擬的標準化排放(a)和一個(gè)模擬的特寫(xiě)，顯示了2015年5月11日至7月14日期間反應堆深度變化±50%(b)的影響。


結論與展望


本論文基于在線(xiàn)N2O水傳感器監測系統（unisense）對傳統活性污泥工藝的總N2O排放計算結果為每天0–20 kg N2O–N，并且與基于廢氣中的測量濃度和氣流計算的排放量計算結果一致過(guò)程中的通風(fēng)系統，本論文提供了有關(guān)N2O濃度和總排放量的連續信息的優(yōu)勢將進(jìn)一步意味著(zhù)可以更好地了解和減輕污水處理廠(chǎng)的N2O排放量。這種緩解措施通?；谔囟ǖ臏y量活動(dòng)，這些活動(dòng)可能會(huì )因繼承的局限性而錯過(guò)過(guò)程變化和趨勢。由于水相中的濃度測量提供了穩定的測量，即使在移動(dòng)到不同位置時(shí)也需要最少的維護，因此基于此類(lèi)測量的總N2O排放計算可能被認為是可行的。這在需要復雜廢氣測量的非封閉式WWTP中尤其有利。最后由于傳感器像標準分析傳感器一樣連接到WWTP的SCADA系統，因此可以直接和實(shí)時(shí)地合并排放計算。所呈現的N2O水傳感器的結果和性能基于在具有特定過(guò)程特性的特定污水處理廠(chǎng)的全面測試。本論文研究在這里評估了水傳感器/模型的穩健性表明該系統應該可以在具有類(lèi)似過(guò)程特征的其他污水處理廠(chǎng)運行工作。