序批式人工濕地污水處理氧化亞氮減排試驗研究.pdf

1、全球變暖是21世紀全人類面臨的重大挑戰(zhàn),從長期來看,各國若不采用有力的減排措施,人類和自然系統(tǒng)均無法適應(yīng)未來氣候變化的幅度,將付出高昂的社會、環(huán)境和經(jīng)濟成本。傳統(tǒng)水處理工藝每噸污水耗電量達0.75kWh,屬高耗能領(lǐng)域。截止至2011年,我國污水集中處理能力達到1.36×108t/d,處理過程中的能耗折合 CO2排放當量達到9.18×104t/d,大管網(wǎng)集中處理的城市污水治理模式耗費了大量能源,同時產(chǎn)生大量溫室氣體。分散式污水處理技術(shù)具有

2、小型化、就地化的特點,能從源頭控制污染、減少能耗。人工濕地作為重要的分散式處理手段,廣泛應(yīng)用于各類污水處理系統(tǒng)和地表水環(huán)境修復(fù)。但是,人工濕地污水處理過程中同樣伴有CH4、N2O等溫室氣體的排放,目前對其相關(guān)研究尚不深入。
　　本研究開發(fā)了一種適用于山地城市的序批式人工濕地污水處理系統(tǒng),通過在進水階段跌水曝氣和在排空階段自然富氧,強化系統(tǒng)的硝化過程而抑制反硝化過程;全過程為重力流無須額外能耗,有效地減少了溫室氣體的排放量。通過研究

3、水力停留時間、進水濃度、溫度對處理效能和排放通量的影響,監(jiān)測了序批式人工濕地N2O排放特征,進行了人工濕地中的氮質(zhì)量平衡分析,提出了序批式人工濕地減排優(yōu)化措施,主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下:
　　1)負荷對處理效能及N2O排放通量影響研究。去除率在一定范圍隨水力停留時間的延長而增加,最佳水力停留時間為4h,進一步延長水力停留時間并不能顯著降低污染物濃度。當進水污染物為中濃度時,BOD5去除率為63.16％, NH3-N去除率為57.14

4、％,四級人工濕地出水BOD5接近《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)標準》(GB/T18920-2002)對回用于城市綠化的要求,氨氮符合回用于建筑施工和城市綠化的水質(zhì)要求。進水污染物為低濃度時,BOD5去除率為52.38％,NH3-N去除率為44.44％,四級人工濕地出水滿足沖廁、道路清洗、城市綠化、車輛沖洗及建筑施工的回用要求。單級水力停留時間為1h、2h、4h和6h時,排放通量平均值分別為65.16μg m-2h-1、179.94μg

5、 m-2h-1、172.33μg m-2h-1和320.46μg m-2h-1。溶解氧濃度與N2O排放通量呈負相關(guān)。而不同濃度下排放通量差異不顯著。
　　2)溫度對處理效能及N2O排放影響研究。當溫度為25~35℃時,BOD5、NH3-N去除率分別為66.67％和62.26％,四級出水滿足回用于城市綠化和建筑施工的要求。夏秋季節(jié)N2O排放通量日變化較為明顯,而冬季日變化不顯著。夏季、秋季、冬季排放通量最大值分別出現(xiàn)在12:00、1

6、6:00和16:00;排放通量最低值均出現(xiàn)在凌晨左右。N2O排放季節(jié)差異顯著,9月N2O排放通量最高,1月排放通量的平均值最低。
　　3)序批式人工濕地污水處理氮質(zhì)量平衡研究。序批式人工濕地在不同季節(jié)的N2O排放通量可通過式JN2O=K·TNinput快速估算,排放系數(shù)K夏季取3.03×10-4,春季和秋季取5.67×10-5,冬季取2.73×10-5。通過估算重慶市某小區(qū)的生活污水分別利用污水處理廠和人工濕地處理的溫室氣體排放量