不同城市污水處理工藝中非二氧化碳溫室氣體的產(chǎn)生與釋放

【摘要】：溫室氣體是造成全球氣候異常的重要因素，其主要來源是人類的生產(chǎn)和生活活動(dòng)。甲烷（CH_4）和氧化亞氮（N_2O）是除二氧化碳（CO_2）外兩種常見的溫室氣體，其全球增溫潛勢（GWP）分別是二氧化碳的25倍和298倍。污水生物處理過程有可能會(huì)產(chǎn)生和釋放導(dǎo)致溫室效應(yīng)的甲烷和氧化亞氮?dú)怏w。本課題采用浮流式表面集氣罩（SEFIC）對西安市第三（Orbal氧化溝工藝）和第四污水處理廠（倒置A/A/O工藝）生物處理過程中甲烷和氧化亞氮的產(chǎn)生和釋放進(jìn)行測定，比較不同的處理工藝對甲烷和氧化亞氮的產(chǎn)生和釋放的影響，主要結(jié)果如下： （1）城市生活污水處理過程中會(huì)產(chǎn)生非二氧化碳溫室氣體甲烷和氧化亞氮，且產(chǎn)生和釋放量與溫度相關(guān)，夏季（6月~8月）的產(chǎn)生和釋放量高于冬季（11月~1月）。 （2）西安市第三（Orbal氧化溝工藝）和第四污水處理廠（倒置A/A/O工藝）的甲烷的產(chǎn)生（和釋放）因子分別為1181mg(CH_4)/(m~3INF)和209mg(CH_4)/(m~3INF)，倒置A/A/O工藝產(chǎn)生（和釋放）的甲烷更少。 （3）甲烷活性實(shí)驗(yàn)和輔酶F_(420)測定表明，第四污水處理廠進(jìn)水中甲烷菌的數(shù)量和活性低于第三污水處理廠，這是倒置A/A/O工藝的甲烷產(chǎn)生釋放量均低于Orbal氧化溝工藝的重要原因之一。 （4）污水處理廠中甲烷的釋放與氧化還原電位（ORP）相關(guān)，氧化還原電位越低（厭氧和缺氧段），甲烷的釋放量越大。 （5）西安市第三污水處理廠（Orbal氧化溝工藝）中氧化亞氮的產(chǎn)生因子和釋放因子分別為47.26mg(N_2O)/(m~3INF)和36.20mg(N_2O)/(m~3INF)，西安市第四污水處理廠（倒置A/A/O工藝）中氧化亞氮的產(chǎn)生因子和釋放因子分別為57.22mg(N_2O)/(m~3INF)和54.64mg(N_2O)/(m~3INF)，倒置A/A/O工藝中單位進(jìn)水氧化亞氮的產(chǎn)生和釋放量分別是Orbal氧化溝工藝的2.13和1.72倍。 （6）硝化速率和氧化亞氮產(chǎn)生速率實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，西安市第四污水處理廠污泥產(chǎn)生氧化亞氮的活性高于西安市第三污水處理廠。且氧化亞氮的產(chǎn)生與亞硝酸鹽濃度和氧化速率相關(guān)，亞硝酸鹽濃度高，氧化亞氮產(chǎn)生速率越高；亞硝酸鹽氧化速率越高，則氧化亞氮產(chǎn)生速率越低。 （7）影響氧化亞氮產(chǎn)生釋放的主要因素是微生物的種群結(jié)構(gòu)和曝氣方式。微生物的種群結(jié)構(gòu)決定氧化亞氮產(chǎn)生量，曝氣方式的不同會(huì)影響溶解性氣體的氣-液傳質(zhì)過程，直接影響氧化亞氮的釋放。 （8）從非二氧化碳溫室氣體釋放的角度，倒置A/A/O工藝是比Orbal氧化溝更具優(yōu)勢的污水處理工藝。 本研究得到“國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)”的資助。 【關(guān)鍵詞】：甲烷 氧化亞氮 倒置A/A/O Orbal~(?)氧化溝 污水生物處理
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：X703;X701
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1. 概述9-22
• 1.1 城市水環(huán)境污染9-11
• 1.1.1 我國水環(huán)境現(xiàn)狀9-10
• 1.1.2 有機(jī)物污染10-11
• 1.1.3 營養(yǎng)物污染11
• 1.2 城市污水處理工藝11-18
• 1.2.1 城市污水處理的主要途徑11-13
• 1.2.2 城市污水處理技術(shù)原理13
• 1.2.3 常用污水生物處理工藝13-18
• 1.3 城市污水處理過程中非二氧化碳溫室氣體的產(chǎn)生和釋放18-20
• 1.4 課題的來源、研究意義及內(nèi)容20-22
• 1.4.1 課題來源20
• 1.4.2 課題的意義20-21
• 1.4.3 實(shí)驗(yàn)研究內(nèi)容21-22
• 2. 西安市第三、第四污水處理廠簡介22-26
• 2.1 西安市第三污水處理廠22-24
• 2.2 西安市第四污水處理廠24-26
• 3 實(shí)驗(yàn)材料和方法26-36
• 3.1 取樣點(diǎn)分布及取樣方法26-29
• 3.1.1 取樣點(diǎn)分布26-27
• 3.1.2 取樣裝置和取樣方法27-29
• 3.2 測定分析方法29-33
• 3.2.1 樣品分析方法29
• 3.2.2 微生物活性測定方法29-31
• 3.2.3 輔酶 F_(420)測定方法31-33
• 3.3 釋放速率和釋放因子的計(jì)算方法33-36
• 3.3.1 曝氣區(qū)33-34
• 3.3.2 非曝氣區(qū)34
• 3.3.3 溫室氣體產(chǎn)生的計(jì)算方法34-36
• 4 結(jié)果與討論36-49
• 4.1 甲烷的產(chǎn)生與釋放36-40
• 4.1.1 西安市第三污水處理廠36-37
• 4.1.2 西安市第四污水處理廠37-38
• 4.1.3 甲烷菌活性及輔酶 F_(420)測定38-39
• 4.1.4 影響甲烷產(chǎn)生釋放的因素39-40
• 4.2 氧化亞氮的產(chǎn)生與釋放40-46
• 4.2.1 西安市第三污水處理廠40-41
• 4.2.2 西安市第四污水處理廠41-43
• 4.2.3 生物活性實(shí)驗(yàn)43-44
• 4.2.4 氧化亞氮產(chǎn)生及釋放的影響因素44-46
• 4.3 討論46-49
• 4.3.1 國內(nèi)外污水處理設(shè)施溫室氣體釋放比較46-48
• 4.3.2 污水處理工藝的選擇48-49
• 5 結(jié)論與建議49-51
• 5.1 結(jié)論49-50
• 5.2 建議50-51
• 致謝51-52
• 參考文獻(xiàn)52-56

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