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环境科学 2023年第2期44卷 1163-1173页

作者：郝晓地杨振理于文波刘然彬北京建筑大学城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室中-荷未来污水处理技术研发中心北京100044

污水处理生物脱氮过程中氧化亚氮(N_(2)O)作为直接碳排放源,其大气升温效应较CO_(2)高出265倍.因此,国际上对N_(2)O排放机制与控制策略的研究层出不穷.N_(2)O产生源于硝化与反硝化过程,主要涉及亚硝化(aob)及其同步反硝化、常规异养反硝... 详细信息

污水处理生物脱氮过程中氧化亚氮(N_(2)O)作为直接碳排放源,其大气升温效应较CO_(2)高出265倍.因此,国际上对N_(2)O排放机制与控制策略的研究层出不穷.N_(2)O产生源于硝化与反硝化过程,主要涉及亚硝化(aob)及其同步反硝化、常规异养反硝化(HDN)、同步异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)和全程氨氧化(COMAMMOX)等生物途径,以及硝化过程中间产物NH_(2)OH与NOH之非生物化学途径.常规硝化与反硝化(aob+HDN)途径在正常运行工况下N_(2)O排放量并不是很大,约只占进水TN负荷的1.3%;即使是HN-AD与COMAMMOX代谢过程,两者N_(2)O产生量也不足TN负荷的0.5%.不可忽视的是aob亚硝化及其同步反硝化,它们已被确认为是污水处理生物脱氮过程中N_(2)O排放的首要途径;aob过程中间产物(NH_(2)OH与NOH)非生物化学过程以及aob反硝化生物过程(主途径)共同导致的N_(2)O排放量可高达TN负荷的13.3%,主要是因为硝化过程溶解氧(DO)受限引起NO^(-)_(2)积累所诱发的aob反硝化过程.需要特别注意的是,污水处理过程进水碳源不足而导致的HDN反硝化进行不完全情形,这会让NO^(-)_(3)反硝化止步于N_(2)O,致N_(2)O积累,其释放量可高达TN负荷的30%.此外,污泥絮凝体内部同步硝化/反硝化(SND)现象也是N_(2)O不容忽视的产生源,其释放量可高达TN负荷的7.7%,产生根源实际上是aob反硝化.污水处理生物脱氮过程中为防止N_(2)O产生,应着力促进HDN反硝化进行完全和避免aob反硝化过程.为此,运行过程中应控制曝气池中DO处于正常水平(~2 mg·L^(-1)),并尽可能延长污泥龄■,以避免aob亚硝化积累NO^(-)_(2)并诱发aob反硝化出现;同时,应及时补充进水碳源,以促进HDN反硝化进行完全至终点——N_(2).综述总结生物脱氮过程中涉及N_(2)O产生的所有机制,并根据过程机制讨论对其运行控制的策略.

关键词：生物脱氮碳排放氧化亚氮(N_(2)O) 硝化/反硝化 aob同步亚硝化及其反硝化同步硝化/反硝化(SND)

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厌氧氨氧化技术研究与应用反差现象归因

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环境科学学报 2023年第9期43卷 1-13页

作者：郝晓地杨万邦李季朱洋墨北京建筑大学城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室中-荷污水处理技术研发中心北京100044

厌氧氨氧化(ANAMMOX)因无需氧气和有机物而被视为可持续污水处理技术,以致学界对其研究趋之若鹜并愈演愈烈.然而,20多年过去了,过热的研究与少有的工程应用形成了巨大反差,这一现象耐人寻味.因此,有必要对产生这种反差现象的原因进行理... 详细信息

厌氧氨氧化(ANAMMOX)因无需氧气和有机物而被视为可持续污水处理技术,以致学界对其研究趋之若鹜并愈演愈烈.然而,20多年过去了,过热的研究与少有的工程应用形成了巨大反差,这一现象耐人寻味.因此,有必要对产生这种反差现象的原因进行理性分析,以期获得对ANAMMOX技术工程应用场景以及运行瓶颈的清晰信息.分析表明,ANAMMOX工程化步履蹒跚的主要原因为应用场景误区与运行控制难度.ANAMMOX技术定位于高氨氮(NH_(4)^(+))、低有机物(COD)浓度厌氧消化液或类似工业废水,即属于应用场景较小的小众技术.再者,实现ANAMMOX的关键是前端与之匹配的亚硝酸氮(NO_(2)^(-))积累,而这恰恰成为其运行成败的关键.尽管存在着多种让NO_(2)^(-)积累的方法,但实现其稳定运行最后均归结为精准的控制技术,因为ANAMMOX本身以及NO_(2)^(-)积累所需要的环境窗口均十分狭窄.另一方面,ANAMMOX过程本身并不产生强温室气体-氧化亚氮(N_(2)O,温室效应为CO_(2)的265倍),但无论是短程硝化(PN)还是短程反硝化(PD)均涉及N_(2)O释放且量并不低,这就让原本可持续的ANAMMOX工艺蒙上了应用阴影.因此,对ANAMMOX的研究应适当降温,即使是针对性的应用场景也应重新评估其碳排放问题.

关键词：厌氧氨氧化(ANAMMOX) 短程硝化(PN) 短程反硝化(PD) 控制技术氧化亚氮(N_(2)O) aob同步亚硝化及其反硝化

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