Study on Removal of Noxious Gases in Denitrification Process

反硝化過程中有害氣體去除的研究

來源：2017 3rd International Conference on Electronic Information Technology and Intellectualization (ICEITI 2017), ISBN: 978-1-60595-512-4, pages 653-668

《2017年第三屆電子信息技術與智能化國際會議（ICEITI 2017）》，ISBN：978-1-60595-512-4，第653-668頁

 

摘要

摘要闡述了N2O和NOx作為溫室氣體對環境保護的危害，特別是近年來隨著大氣中N2O濃度持續增加，控制N2O和NOx已成為亟需解決的研究問題。生物硝化和反硝化是N2O的重要來源，但缺乏高效方法適應現狀。實驗使用SBR反應器，基于成熟的缺氧/好氧硝化反硝化活性污泥系統，在適當pH和溫度條件下分析工藝最佳條件（COD/N和DO）及氣體排放，旨在找出反硝化過程中的主要因素。結果表明C/N和DO都起作用。

 

研究目的

研究目的是探討反硝化過程中有害氣體（N2O、NO和NO2）的排放機制，找出控制策略，以減少二次空氣污染，并為實際污水處理廠提供指導。重點分析不同負載因素（C/N和DO）對氣體產生的影響，理解生物脫氮過程中有害氣體的產生和相互轉化。

 

研究思路

研究思路是使用SBR反應器模擬好氧和缺氧環境，優化操作條件（碳源類型、污染物進水濃度、溫度和pH），獲得穩定的反應器環境。在穩定運行基礎上，改變C/N和DO，觀察氮含量和氣體產生性能的變化，研究反硝化機制，合理推斷氣體產生過程及其途徑。實驗分為批量測試I（不同C/N質量比）和批量測試II（不同DO），通過實時監測和數據分析找出最佳控制措施。

 

測量的數據及研究意義

1 總氮（TN）去除率：數據來自圖5（不同C/N下的TN去除率）。研究意義是評估C/N比對反硝化效率的影響，顯示C/N=8時TN去除最佳，為優化碳源投加提供依據。

 

2 氣體排放（N2O、NO和NO2）：數據來自圖10（不同C/N下的氣體排放和TN變化）和圖19（不同DO下的氣體排放）。研究意義是量化有害氣體排放動態，揭示C/N和DO對反硝化途徑的影響，如C/N>3時氣體排放趨于穩定，幫助減少溫室氣體排放。

 

 

3 硝酸鹽和亞硝酸鹽濃度變化：數據來自文本描述。研究意義是理解反硝化過程中氮轉化效率，如DO=0.3 mg/L時硝酸鹽和亞硝酸鹽下降明顯，指導溶解氧控制以促進完整反硝化。

 

結論

1 C/N比顯著影響TN去除，C/N=8時反硝化效率最高，但亞硝酸鹽還原可能受抑制。

2 C/N>3時有害氣體排放趨于穩定并下降，C/N=3時碳源不足導致TN去除不佳。

3 DO影響TN去除，DO=0.3 mg/L時去除效果最佳，硝酸鹽和亞硝酸鹽下降趨勢明顯。

4 DO≥0.3 mg/L時有害氣體排放隨DO降低而減少，因反硝化細菌利用氧氣競爭電子。

5 最佳實踐條件為C/N=4和DO=0.3 mg/L，對實際污水處理廠有指導意義。

 

使用丹麥Unisense電極測量數據的研究意義

使用丹麥Unisense電極（N2O-100微傳感器）實時監測溶解N2O濃度，檢測限為0.1 mg-N/L，響應時間小于15秒。研究意義是提供高精度、實時的氣體濃度數據，準確量化反硝化過程中N2O排放動態，幫助識別關鍵控制點。例如，在批量測試中，電極數據揭示了C/N和DO變化下N2O排放模式，驗證了N2O還原酶活性受碳源和溶解氧抑制的機制，為優化工藝參數以減少溫室氣體排放提供了可靠實驗證據。