城市污水處理典型工藝N_2O的釋放特征及減排策略研究

【摘要】：隨著城市水使用量及污水處理率的不斷提高,城市污水處理廠N20的排放量將會(huì)不斷增大。我國城市污水處理廠N20的研究不僅基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺乏,且沒有任何減排方法。本文給出了我國城市污水處理典型工藝N20的排放特征,研究了影響典型工藝N20排放的主要因素,構(gòu)建出了N20排放量的計(jì)算模型,預(yù)測了未來10年我國城市污水處理廠N20的排放總量,并分別從國家和城市污水處理廠層面提出了城市污水處理N20的減排策略。 本文首先采用了靜態(tài)平衡箱法、氣袋法和靜態(tài)頂空法對典型工藝城市污水處理廠N20的釋放強(qiáng)度及水中溶解態(tài)N20濃度進(jìn)行了監(jiān)測。研究結(jié)果表明,受硝化過程DO濃度過低以及反硝化過程DO存在的影響,好氧和缺氧處理單元(階段)都會(huì)產(chǎn)生N20,它們都是控制各工藝N20產(chǎn)生的關(guān)鍵點(diǎn)位；四種典型工藝好氧處理單元(階段)N20的噸水釋放量分別占A2/O工藝的99.14%、A/O工藝的98.6%、氧化溝工藝的86.7%和SBR工藝的99.9%,是各工藝控制N20排放的關(guān)鍵點(diǎn)位。 本文分別設(shè)計(jì)了A/O、氧化溝和SBR工藝N20排放的中試試驗(yàn),通過調(diào)節(jié)各工藝主要運(yùn)行參數(shù),研究DO濃度和反硝化過程對進(jìn)水碳源的利用率的改變對于典型工藝N20產(chǎn)生與排放的影響。研究結(jié)果表明,A/O工藝采用合適的好氧池曝氣速率、氧化溝工藝采用先反硝化后硝化的運(yùn)行模式并提高曝氣轉(zhuǎn)刷的轉(zhuǎn)動(dòng)速率、SBR工藝采用先進(jìn)水?dāng)嚢韬笃貧獾倪\(yùn)行模式并提高曝氣速率,能夠有效地控制各工藝硝化過程和反硝化過程的DO濃度并提高反硝化過程對進(jìn)水碳源的利用率,有利于減少典型工藝N20的產(chǎn)生與排放。 本文利用基于遺傳算法優(yōu)化的BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了N20排放量的預(yù)測模型,實(shí)現(xiàn)了對2014年至2023年城市污水處理廠N20排放總量的預(yù)測。研究結(jié)果表明,所建立的GA-BP模型對于污水處理廠N20排放量的預(yù)測值與實(shí)測值之間的相關(guān)系數(shù)分別為0.91、0.95、0.98和0.99,可以實(shí)現(xiàn)對我國污水處理廠N20排放量的準(zhǔn)確預(yù)測。預(yù)測結(jié)果顯示,我國污水處理廠N20的排放總量將會(huì)從2014年的(1.32～4.67)×104噸增加到2023年的(2.17～7.64)×104噸。 本文根據(jù)我國城市污水處理典型工藝N20排放特征及影響因素的研究結(jié)果,分別從國家和城市污水處理廠層面提出了城市污水處理典型工藝N20減排技術(shù)策略。國家控制城市污水處理廠N20排放的技術(shù)策略包括選取氧化溝工藝作為削減污水處理廠N2O排放的最優(yōu)工藝以及推薦同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、厭氧氨氧化等新工藝處理城市污水等；城市污水處理廠N20減排的技術(shù)策略包括合理地提高硝化過程的DO濃度、提高缺氧反硝化工段對進(jìn)水碳源的利用率等。 【關(guān)鍵詞】：城市污水處理廠 典型工藝 N_2O 預(yù)測模型 減排策略
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 1 引言11-37
• 1.1 課題來源及研究背景11-12
• 1.1.1 課題來源11
• 1.1.2 課題研究背景11-12
• 1.2 N_2O的特點(diǎn)、危害及其來源12-14
• 1.2.1 N_2O的特點(diǎn)及其危害12
• 1.2.2 大氣中N_2O的來源12-14
• 1.3 污水處理過程中N_2O產(chǎn)生與排放的研究進(jìn)展14-32
• 1.3.1 污水處理過程中N_2O產(chǎn)生機(jī)理的研究進(jìn)展14-19
• 1.3.2 污水處理過程中N_2O產(chǎn)生的影響因素研究進(jìn)展19-27
• 1.3.3 污水處理過程中N_2O排放的研究進(jìn)展27-32
• 1.3.4 污水處理過程中N_2O減排的研究進(jìn)展32
• 1.4 城市污水處理廠N_2O排放量預(yù)測方法概述32-35
• 1.4.1 溫室氣體排放清單估算法33
• 1.4.2 物料平衡法33-34
• 1.4.3 活性污泥動(dòng)力學(xué)模型預(yù)測法34-35
• 1.5 研究目的與研究內(nèi)容35-37
• 1.5.1 研究目的35
• 1.5.2 研究內(nèi)容35-37
• 2 監(jiān)測對象與監(jiān)測方法37-45
• 2.1 典型工藝污水處理廠簡介37
• 2.2 污水處理廠N_2O的監(jiān)測方法37-45
• 2.2.1 監(jiān)測布點(diǎn)及采樣頻率38-39
• 2.2.2 采樣方法39-40
• 2.2.3 樣品的保存及預(yù)處理40-41
• 2.2.4 樣品分析與數(shù)據(jù)處理41-43
• 2.2.5 監(jiān)測過程的質(zhì)量保證43-44
• 2.2.6 常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)的分析方法44-45
• 3 城市污水處理廠典型工藝N_2O排放特征研究45-63
• 3.1 城市污水處理廠A~2/O工藝N_2O排放特征的研究45-49
• 3.1.1 A~2/O工藝各處理單元N_2O的排放特征45-47
• 3.1.2 A~2/O工藝N_2O產(chǎn)生與排放的主要點(diǎn)位47
• 3.1.3 A~2/O工藝生物池N_2O的排放特征解析47-48
• 3.1.4 水質(zhì)參數(shù)對A~2/O工藝N_2O排放的影響48-49
• 3.2 城市污水處理廠A/O工藝N_2O的排放特征研究49-53
• 3.2.1 A/O工藝各處理單元N_2O的排放特征49-51
• 3.2.2 A/O工藝N_2O產(chǎn)生與排放的主要點(diǎn)位51
• 3.2.3 A/O工藝生物池N_2O的排放特征解析51-52
• 3.2.4 水質(zhì)參數(shù)對A/O工藝N_2O排放的影響52-53
• 3.3 城市污水處理廠氧化溝工藝N_2O的排放特征研究53-57
• 3.3.1 氧化溝工藝各處理單元N_2O的排放特征53-55
• 3.3.2 氧化溝工藝N_2O產(chǎn)生與排放的主要點(diǎn)位55
• 3.3.3 氧化溝池N_2O的排放特征解析55-56
• 3.3.4 水質(zhì)參數(shù)對氧化溝工藝N_2O排放的影響56-57
• 3.4 城市污水處理廠SBR工藝N_2O的排放特征研究57-61
• 3.4.1 SBR工藝各處理單元(階段)N_2O的排放特征57-59
• 3.4.2 SBR工藝N_2O產(chǎn)生與排放的主要點(diǎn)位59
• 3.4.3 SBR生物池周期內(nèi)N_2O的排放特征解析59-61
• 3.4.4 水質(zhì)參數(shù)對SBR工藝N_2O排放的影響61
• 3.5 現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果的可靠性分析61-62
• 3.6 本章小結(jié)62-63
• 4 城市污水處理典型工藝N_2O排放影響因素研究63-81
• 4.1 A/O工藝N_2O排放的影響因素研究63-69
• 4.1.1 A/O工藝中試實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)63-64
• 4.1.2 A/O工藝中試裝置的污水處理效能64-65
• 4.1.3 A/O工藝N_2O排放的影響因素研究65-69
• 4.2 氧化溝工藝N_2O排放的影響因素研究69-73
• 4.2.1 氧化溝工藝中試實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)69-70
• 4.2.2 氧化溝工藝中試裝置的污水處理效能70-71
• 4.2.3 氧化溝工藝N_2O排放的影響因素研究71-73
• 4.3 SBR工藝N_2O排放的影響因素研究73-80
• 4.3.1 SBR工藝中試實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)73-74
• 4.3.2 SBR工藝中試裝置的污水處理效能74-75
• 4.3.3 SBR工藝N_2O排放的影響因素研究75-80
• 4.4 本章小結(jié)80-81
• 5 城市污水處理廠N_2O排放量的預(yù)測研究81-97
• 5.1 預(yù)測模型的構(gòu)建81-85
• 5.1.1 訓(xùn)練數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備82-83
• 5.1.2 預(yù)測模型的建立83-85
• 5.1.3 評價(jià)指標(biāo)的選擇85
• 5.2 預(yù)測模型的優(yōu)化85-91
• 5.2.1 最優(yōu)隱含層神經(jīng)元個(gè)數(shù)的確定85-87
• 5.2.2 基于遺傳算法的BP預(yù)測模型的優(yōu)化87-91
• 5.3 城市污水處理廠N_2O排放量的預(yù)測91-96
• 5.3.1 典型工藝N_2O噸水釋放量的計(jì)算91-93
• 5.3.2 典型工藝污水處理總量的估算93-94
• 5.3.3 污水處理廠N_2O排放總量的計(jì)算94-96
• 5.4 本章小結(jié)96-97
• 6 城市污水處理典型工藝N_2O減排策略研究97-106
• 6.1 城市污水處理N_2O減排技術(shù)策略研究97-102
• 6.1.1 城市污水處理廠N_2O減排的適宜工藝分析97-98
• 6.1.2 城市污水處理典型工藝N_2O減排工況參數(shù)的分析98-100
• 6.1.3 國家控制城市污水處理廠N_2O排放的技術(shù)策略100
• 6.1.4 城市污水處理廠N_2O減排的技術(shù)策略100-102
• 6.2 城市污水處理N_2O減排管理策略研究102-103
• 6.2.1 國家層面N_2O減排監(jiān)管策略研究102-103
• 6.2.2 污水處理廠N_2O減排管理策略研究103
• 6.3 城市污水處理N_2O減排政策策略研究103-104
• 6.3.1 提高城市污水處理廠的脫氮效率103
• 6.3.2 加大提標(biāo)改造和技術(shù)研發(fā)的資金投入103-104
• 6.3.3 碳排放交易104
• 6.3.4 制定排放標(biāo)準(zhǔn),鼓勵(lì)達(dá)標(biāo)排放104
• 6.4 本章小結(jié)104-106
• 7 結(jié)語106-108
• 7.1 結(jié)論106
• 7.2 創(chuàng)新點(diǎn)106
• 7.3 展望106-108
• 參考文獻(xiàn)108-119
• 個(gè)人簡介119-120
• 導(dǎo)師簡介120-121
• 博士在讀期間成果清單121-123
• 致謝123

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苧麻紡織印染廢水處理典型工藝及實(shí)例    廣州中環(huán)萬代環(huán)境工程有限公司 王秋泓

毛紡織印染廢水處理的典型工藝及實(shí)例    廣州中環(huán)萬代環(huán)境工程有限公司 王秋泓

苧麻紡織印染廢水處理的典型工藝及實(shí)例    

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工藝知識發(fā)現(xiàn)與重用技術(shù)    劉書暖

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基于知識的參數(shù)化修訂式CAPP系統(tǒng)及其集成研究    秦國華

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飛機(jī)典型裝配工藝挖掘技術(shù)研究    張大治

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計(jì)算機(jī)輔助裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究    朱鵬

基于知識的航空發(fā)動(dòng)機(jī)工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究與開發(fā)    趙愛俠

民航座椅工藝信息系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用    王東成

基于實(shí)例推理的飛機(jī)鈑金零件典型工藝設(shè)計(jì)研究    盛威

河南省城鎮(zhèn)污水處理廠能耗現(xiàn)狀調(diào)查分析    蔚洋

面向大規(guī)模定制的工藝信息系統(tǒng)技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)    楊卓峰