背景介绍:一氧化二氮(N2O)是一种强大的温室气体(GHG)，必须尽量减少废水处理厂(WWTP)的产生和排放，以避免对气候变化和臭氧层造成不良影响。在旅游区运营的污水处理厂有机物、氮和磷的进水负荷率会发生很大的季节性变化，运营商必须通过改变运营条件来应对这种变化。本研究探讨了淡季到旺季的变化对葡萄牙阿尔加维著名旅游区活性污泥污水处理厂N2O排放的影响。虽然文献研究表明，增加氮和有机物负载率可以促进增加N2O排放量，我们发现淡季的N2O排放量较高（7.4%kg N2O-NkgNH4-N-1），而这些负荷率较低。结果发现，伴随的污水处理厂运行变化的影响超过了负荷率增加引起的任何变化，其中曝气率与N2O排放动态显着相关。观察到的N2O通量的位置以及溶解与气态N2O水平表明，与硝化器反硝化作用相比，羟胺氧化途径可能与N2O生产具有更高的相关性.本研究有助于了解影响全面污水处理厂N2O排放的运行因素和潜在的缓解策略。


Unisense微电极系统的应用


unisenseN2O传感器可以用于通过液相探头(LP)和气相探头(GP)量化AS反应器中的N2O排放。Clark型传感器（unisense）适用于LP和GP。这些传感器通常用于测量污水处理厂和其他水生环境中溶解的N2O。将气相N 2 O探头（Unisense Environment A/S，丹麦）整合到采样罩中并漂浮在该区域上方并用绳索固定。将液相N2O探针（Unisense Environment A/S，丹麦）浸没在液体中，并放置在每个区域的浮动气罩旁边。N2O的排放数据记录7天（每周一个区域），持续6周（六个采样点）。该研究分为两个独立的活动，一个针对淡季（2017年4月至5月），另一个针对旺季（2017年6月至7月），每个活动持续6周，总共持续12周。


实验结果


本研究工作调查了这种季节性变化对在葡萄牙旅游区运行的UCT活性污泥工艺的N2O排放的影响。发现N2O排放因子从淡季到旺季降低，尽管有机和氮负载率增加，这与文献中的预期相反。污水处理厂运行的伴随变化的影响超过了负荷率增加带来的影响，曝气率显示出与动态的中等相关性每个季节内发现的N2O排放。总体而言，在淡季应用的相对较高的DO水平下观察到的较高N2O排放表明，与硝化器反硝化相比，羟胺氧化途径可能与N2O产生更高的相关性，其中低DO水平通常会导致增加N2O排放。

图1、a)活性污泥反应器示意图、流路和采样点。b)活性污泥反应器中的气体通量罩和传感器。c)在活性污泥反应器中放置带有气体和液体传感器的气体通量罩。BR生物反应器。

图2、a)LS（淡季）和b)HS（旺季）期间反应器的N2O排放。从图中可以看出，在淡季发现了较高的总N2O排放量。生物反应器4(BR4)对污水处理厂N2O总排放量的贡献最大，其次是BR5，缺氧区（BR3和BR6）和最终好氧区（BR7）在两个季节的贡献均不显着.旺季总排放量减少的主要原因是BR4的N2O排放率较低。

图3、BR4淡季(LS)采样位置a)A3和b)A4和BR4(HS)旺季采样位置c)A3和d)A4的N2O排放和曝气率比较。N2O排放的主要贡献者是两个季节的BR4，该反应器中排放的每日动态（加上曝气率）。HS期间的排放量低于LS期间。在LS期间，与HS相比，排放更不稳定。

图4、a)BR3-A2,b)BR5-A5,c)BR6-A6,d)BR7-A7与旺季(HS)e)BR3-A2,f)BR5-A5,g)BR6-A6,h)BR7-A7的N2O排放量比较(原始数据)。

图5、在淡季(LS)a)BR3-A2,b)BR5-A5,c)BR6-A6,d)BR7-A7和旺季(HS)e)BR3-A2,f)BR5-A5,g)BR6-A6,h)BR7-A7中溶解N2O的比较。


结论与展望


本论文研究检查了在葡萄牙阿尔加维旅游区运营的一个全面污水处理厂在两个不同季节期间N2O排放的时空视图：淡季（主要旅游季节之前4月至5月）和高季节（主要旅游旺季-六月至七月）。对Vilamoura污水处理厂二级生物活性污泥反应器的装载率、曝气流量、DO浓度、温度、水力停留时间(HRT)以及N2O（unisense污水N2O排放监测系统）排放进行了长期监测。这些过程因素已在文献中确定可能影响N2O排放，以及这些动态之间的联系对N 2O排放进行了评估。这是第一次在旅游区典型季节性变化固有的不同负载率下，在全面的污水处理厂中评估N2O排放。本研究工作提供了对导致旅游区运营的污水处理厂N2O排放的主要因素的宝贵见解，从而导致相应的缓解策略。