N2O的排放以及影响因素

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1、污水生物脱氮中N2O的产生及影响因素李晓玲(上海师范大学生命与环境学院,上海200234)摘要：研究发现，在污水生物脱氮的过程会产生一定量的N2O。N2O是一种强温室气体，对温室效应的贡献率远远大于传统温室气体CO2和CH4。为了防止在水处理中产生对大气具有二次污染的气体，有必要对污水的脱氮过程进行研究。本文立足于研究新型生物脱氮工艺中会影响N2O的产生的各个因素（pH、DO、盐度、菌种），力求通过控制工艺条件将N2O的产生量控制在最小的范围。关键字：生物脱氮、pH、DO、盐度、菌种。N2Oproductionandcontroltechnologyinbiologicalnit

2、rogenremovalprocessesXiaolingLi(TheSchoolofLifeandEnvironmentalScience,ShanghainormalUniversity,200234)Abstract:Accordingtosomeinvestigations,N2Owouldbeproducedinbiologicalnitrogenremovalprocesses.N2O,akindofgreenhousegas,hadfarmoreinfluencethanCO2andCH4ongreenhouseeffect.It’snecessarytostudy

3、thebiologicalnitrogenremovalprocessesinordertoavoidthatthegasemissionfromtheseprocesseswouldpollutetheair.pH、DO、salinity、bacteriumwereconsideredinthisthesisastheinfluentfactorsinbiologicalnitrogenremovalprocesses.ThepurposewastominimizetheproductionofN2Obycontrollingtheconditionsintheartsandc

4、rafts.Keywords:biologicalnitrogenremoval、pH、DO、salinity、bacterium0概述N2O，俗称笑气，已经被《京都议定书》认定为一种强温室气体，其对全球增温潜势分别为CO2和CH4的190～270倍和4～21倍。大气中N2O的体积分数每增加一倍,将会使全球地表气温平均上升1。C,并导致大气层中不同高度的臭氧体积分数减少10%~16%.有学者曾经计算过国内N2O的排放量，发现N2O释放量正以每年3%的速度增长，其对全球温室效应的贡献已达5%～6%[1]。N2O的排放源可以分为天然源和人为源[2]，污水生物脱氮是N2O产生的重要人为

5、源之一[3]。1生物脱氮污水生物脱氮的目的是将水中的NO3－-N、NO2－-N和NH4+-N转化成N2，从而降低水体中的氮素含量。但是在氮素循环的过程会有少量的N2O产生，一般的的生物脱氮过程如下图1所示[4]。大量研究表明，在生物脱氮工艺中，硝化、反硝化代谢过程是N2O的主要产生源[5]-[8]。图1生物脱氮的过程硝化和反硝化过程产生N2O的机理不同。在硝化过程中，N2O视为硝化过程中第一个阶段的中间产物出现，可能生成的途径有两个，一个是由于亚硝酸盐的累积导致硝化菌利用氨氮氧化所提供的电子经异化还原产生N2O而释放。另一个是由于亚硝酸盐或氨氧化的中间产物由于羟胺的作用而导致的化

6、学分解[9]。在反硝化过程中N2O的产生主要取决于NOS酶的活性。2影响因素在污水生物脱氮的过程中，很多因素会影响N2O的产生量，其中包括一些外部实验条件因素和内部因素。下面将列举几个公认的影响因子。2.1pH1998年，DiemoDaum等人在无土培养黄瓜的实验中发现pH值在不同的范围内，反应器中产生和排放的N2O的含量也不同[10]。研究发现，当pH值有4变化到7时，系统中氮素的损失率也从1.6%上升到了21.1%，同时N2O/N2的比率关系和氮素的损失率成正相关。研究发现，在pH为中性的条件下，氮素主要以N2的形式损失，而当pH为酸性时，氮素主要以N2O的形式损失，结果见图

7、2-1和图2-2。图2-1氮素损失和pH之间的关系图2-2氮素损失和pH之间的关系2.2溶解氧张静蓉等利用控制系统中溶解氧的方法控制系统中NO2-N的含量来研究DO对N2O产生的影响[11]。研究发现，N2O的释放量随着溶解氧含量的变化而变化。不同的溶解氧条件下，N2O的产生和释放量也不同，出现一个先上升后下降的趋势，见图3。综合考虑后发现，当溶解氧水平分别在1.5和1mg/l的时候，短程硝化反硝化和同步硝化反硝化中N2O的释放量最低。而这个实验结果刚好也符合刘秀红等在2008年