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现代生物脱氮工艺的广泛应用大大提高了污水中含氮化合物的脱除率,改善了出水水质,但同时也增大了温室气体N2O释放的可能性,对环境造成潜在的危害,本论文对污水生物脱氮工艺中N2O的产生与减量化控制进行了研究,旨在从工艺优化的角度探索实现N2O减量化排放的途径。研究工作的开展对保护生态环境、构建清洁的污水处理工艺具有重要的意义。
实验采用SBR反应器研究了生活污水生物脱氮过程中pH值、溶解氧(DO)浓度、外源有机碳和进水金属离子浓度对N2O释放的影响,并对各条件下N2O的产生特点进行了分析。结果表明,初始pH控制在6～9范围时,N2O释放的峰值均出现在曝气前期氨氮去除率为30-40％的阶段,当氨氮去除率达70％时,N2O释放量显著下降；保证氨氮去除率在90％以上的条件下,初始pH为8.0时脱氮过程N2O的产生量最小,且N2O释放量与硝化强度呈负相关。随DO浓度增大,硝化过程N2O的释放量逐渐降低。在硝化过程中将体系DO控制在不同水平,整个生物脱氮过程N2O的释放呈现不同的特点：当DO为1.2-1.5 mg·L-1时,N2O主要产生于硝化阶段；当DO为1.8-2.3 mg·L-1时,硝化和反硝化阶段N2O的产生量相当；当DO为2.6-3 mg·L-1时,N2O主要产生于反硝化前期。反硝化开始时补充碳源可有效提高总氮和硝酸盐氮的去除率,但同时会引起反硝化过程。N2O的释放量显著上升,可通过优化碳源种类和碳氮比对释放量进行控制。低浓度部分金属离子([Cu2+]<20mg/L,[Zn2+]<5mg/L)的存在会促进还原酶的活性,减小生物脱氮过程中N2O的释放；而金属离子浓度过高,则会对微生物产生一定的抑制和毒害,增大N2O的释放。