背景介紹:一氧化二氮(N2O)是一種強大的溫室氣體(GHG)，必須盡量減少廢水處理廠(WWTP)的產生和排放，以避免對氣候變化和臭氧層造成不良影響。在旅游區運營的污水處理廠有機物、氮和磷的進水負荷率會發生很大的季節性變化，運營商必須通過改變運營條件來應對這種變化。本研究探討了淡季到旺季的變化對葡萄牙阿爾加維著名旅游區活性污泥污水處理廠N2O排放的影響。雖然文獻研究表明，增加氮和有機物負載率可以促進增加N2O排放量，我們發現淡季的N2O排放量較高（7.4%kg N2O-NkgNH4-N-1），而這些負荷率較低。結果發現，伴隨的污水處理廠運行變化的影響超過了負荷率增加引起的任何變化，其中曝氣率與N2O排放動態顯著相關。觀察到的N2O通量的位置以及溶解與氣態N2O水平表明，與硝化器反硝化作用相比，羥胺氧化途徑可能與N2O生產具有更高的相關性.本研究有助于了解影響全面污水處理廠N2O排放的運行因素和潛在的緩解策略。


Unisense微電極系統的應用


unisenseN2O傳感器可以用于通過液相探頭(LP)和氣相探頭(GP)量化AS反應器中的N2O排放。Clark型傳感器（unisense）適用于LP和GP。這些傳感器通常用于測量污水處理廠和其他水生環境中溶解的N2O。將氣相N 2 O探頭（Unisense Environment A/S，丹麥）整合到采樣罩中并漂浮在該區域上方并用繩索固定。將液相N2O探針（Unisense Environment A/S，丹麥）浸沒在液體中，并放置在每個區域的浮動氣罩旁邊。N2O的排放數據記錄7天（每周一個區域），持續6周（六個采樣點）。該研究分為兩個獨立的活動，一個針對淡季（2017年4月至5月），另一個針對旺季（2017年6月至7月），每個活動持續6周，總共持續12周。


實驗結果


本研究工作調查了這種季節性變化對在葡萄牙旅游區運行的UCT活性污泥工藝的N2O排放的影響。發現N2O排放因子從淡季到旺季降低，盡管有機和氮負載率增加，這與文獻中的預期相反。污水處理廠運行的伴隨變化的影響超過了負荷率增加帶來的影響，曝氣率顯示出與動態的中等相關性每個季節內發現的N2O排放?？傮w而言，在淡季應用的相對較高的DO水平下觀察到的較高N2O排放表明，與硝化器反硝化相比，羥胺氧化途徑可能與N2O產生更高的相關性，其中低DO水平通常會導致增加N2O排放。

圖1、a)活性污泥反應器示意圖、流路和采樣點。b)活性污泥反應器中的氣體通量罩和傳感器。c)在活性污泥反應器中放置帶有氣體和液體傳感器的氣體通量罩。BR生物反應器。

圖2、a)LS（淡季）和b)HS（旺季）期間反應器的N2O排放。從圖中可以看出，在淡季發現了較高的總N2O排放量。生物反應器4(BR4)對污水處理廠N2O總排放量的貢獻最大，其次是BR5，缺氧區（BR3和BR6）和最終好氧區（BR7）在兩個季節的貢獻均不顯著.旺季總排放量減少的主要原因是BR4的N2O排放率較低。

圖3、BR4淡季(LS)采樣位置a)A3和b)A4和BR4(HS)旺季采樣位置c)A3和d)A4的N2O排放和曝氣率比較。N2O排放的主要貢獻者是兩個季節的BR4，該反應器中排放的每日動態（加上曝氣率）。HS期間的排放量低于LS期間。在LS期間，與HS相比，排放更不穩定。

圖4、a)BR3-A2,b)BR5-A5,c)BR6-A6,d)BR7-A7與旺季(HS)e)BR3-A2,f)BR5-A5,g)BR6-A6,h)BR7-A7的N2O排放量比較(原始數據)。

圖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的比較。


結論與展望


本論文研究檢查了在葡萄牙阿爾加維旅游區運營的一個全面污水處理廠在兩個不同季節期間N2O排放的時空視圖：淡季（主要旅游季節之前4月至5月）和高季節（主要旅游旺季-六月至七月）。對Vilamoura污水處理廠二級生物活性污泥反應器的裝載率、曝氣流量、DO濃度、溫度、水力停留時間(HRT)以及N2O（unisense污水N2O排放監測系統）排放進行了長期監測。這些過程因素已在文獻中確定可能影響N2O排放，以及這些動態之間的聯系對N 2O排放進行了評估。這是第一次在旅游區典型季節性變化固有的不同負載率下，在全面的污水處理廠中評估N2O排放。本研究工作提供了對導致旅游區運營的污水處理廠N2O排放的主要因素的寶貴見解，從而導致相應的緩解策略。