不同城市污水处理工艺中非二氧化碳温室气体的产生与释放

【摘要】：温室气体是造成全球气候异常的重要因素，其主要来源是人类的生产和生活活动。甲烷（CH_4）和氧化亚氮（N_2O）是除二氧化碳（CO_2）外两种常见的温室气体，其全球增温潜势（GWP）分别是二氧化碳的25倍和298倍。污水生物处理过程有可能会产生和释放导致温室效应的甲烷和氧化亚氮气体。本课题采用浮流式表面集气罩（SEFIC）对西安市第三（Orbal氧化沟工艺）和第四污水处理厂（倒置A/A/O工艺）生物处理过程中甲烷和氧化亚氮的产生和释放进行测定，比较不同的处理工艺对甲烷和氧化亚氮的产生和释放的影响，主要结果如下： （1）城市生活污水处理过程中会产生非二氧化碳温室气体甲烷和氧化亚氮，且产生和释放量与温度相关，夏季（6月~8月）的产生和释放量高于冬季（11月~1月）。 （2）西安市第三（Orbal氧化沟工艺）和第四污水处理厂（倒置A/A/O工艺）的甲烷的产生（和释放）因子分别为1181mg(CH_4)/(m~3INF)和209mg(CH_4)/(m~3INF)，倒置A/A/O工艺产生（和释放）的甲烷更少。 （3）甲烷活性实验和辅酶F_(420)测定表明，第四污水处理厂进水中甲烷菌的数量和活性低于第三污水处理厂，这是倒置A/A/O工艺的甲烷产生释放量均低于Orbal氧化沟工艺的重要原因之一。 （4）污水处理厂中甲烷的释放与氧化还原电位（ORP）相关，氧化还原电位越低（厌氧和缺氧段），甲烷的释放量越大。 （5）西安市第三污水处理厂（Orbal氧化沟工艺）中氧化亚氮的产生因子和释放因子分别为47.26mg(N_2O)/(m~3INF)和36.20mg(N_2O)/(m~3INF)，西安市第四污水处理厂（倒置A/A/O工艺）中氧化亚氮的产生因子和释放因子分别为57.22mg(N_2O)/(m~3INF)和54.64mg(N_2O)/(m~3INF)，倒置A/A/O工艺中单位进水氧化亚氮的产生和释放量分别是Orbal氧化沟工艺的2.13和1.72倍。 （6）硝化速率和氧化亚氮产生速率实验结果证明，西安市第四污水处理厂污泥产生氧化亚氮的活性高于西安市第三污水处理厂。且氧化亚氮的产生与亚硝酸盐浓度和氧化速率相关，亚硝酸盐浓度高，氧化亚氮产生速率越高；亚硝酸盐氧化速率越高，则氧化亚氮产生速率越低。 （7）影响氧化亚氮产生释放的主要因素是微生物的种群结构和曝气方式。微生物的种群结构决定氧化亚氮产生量，曝气方式的不同会影响溶解性气体的气-液传质过程，直接影响氧化亚氮的释放。 （8）从非二氧化碳温室气体释放的角度，倒置A/A/O工艺是比Orbal氧化沟更具优势的污水处理工艺。 本研究得到“国家水体污染控制与治理科技重大专项”的资助。 【关键词】：甲烷 氧化亚氮 倒置A/A/O Orbal~(?)氧化沟 污水生物处理
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X703;X701
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1. 概述9-22
• 1.1 城市水环境污染9-11
• 1.1.1 我国水环境现状9-10
• 1.1.2 有机物污染10-11
• 1.1.3 营养物污染11
• 1.2 城市污水处理工艺11-18
• 1.2.1 城市污水处理的主要途径11-13
• 1.2.2 城市污水处理技术原理13
• 1.2.3 常用污水生物处理工艺13-18
• 1.3 城市污水处理过程中非二氧化碳温室气体的产生和释放18-20
• 1.4 课题的来源、研究意义及内容20-22
• 1.4.1 课题来源20
• 1.4.2 课题的意义20-21
• 1.4.3 实验研究内容21-22
• 2. 西安市第三、第四污水处理厂简介22-26
• 2.1 西安市第三污水处理厂22-24
• 2.2 西安市第四污水处理厂24-26
• 3 实验材料和方法26-36
• 3.1 取样点分布及取样方法26-29
• 3.1.1 取样点分布26-27
• 3.1.2 取样装置和取样方法27-29
• 3.2 测定分析方法29-33
• 3.2.1 样品分析方法29
• 3.2.2 微生物活性测定方法29-31
• 3.2.3 辅酶 F_(420)测定方法31-33
• 3.3 释放速率和释放因子的计算方法33-36
• 3.3.1 曝气区33-34
• 3.3.2 非曝气区34
• 3.3.3 温室气体产生的计算方法34-36
• 4 结果与讨论36-49
• 4.1 甲烷的产生与释放36-40
• 4.1.1 西安市第三污水处理厂36-37
• 4.1.2 西安市第四污水处理厂37-38
• 4.1.3 甲烷菌活性及辅酶 F_(420)测定38-39
• 4.1.4 影响甲烷产生释放的因素39-40
• 4.2 氧化亚氮的产生与释放40-46
• 4.2.1 西安市第三污水处理厂40-41
• 4.2.2 西安市第四污水处理厂41-43
• 4.2.3 生物活性实验43-44
• 4.2.4 氧化亚氮产生及释放的影响因素44-46
• 4.3 讨论46-49
• 4.3.1 国内外污水处理设施温室气体释放比较46-48
• 4.3.2 污水处理工艺的选择48-49
• 5 结论与建议49-51
• 5.1 结论49-50
• 5.2 建议50-51
• 致谢51-52
• 参考文献52-56

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