背景介紹:一氧化二氮(N2O)是一種強(qiáng)大的溫室氣體(GHG)，必須盡量減少?gòu)U水處理廠(WWTP)的產(chǎn)生和排放，以避免對(duì)氣候變化和臭氧層造成不良影響。在旅游區(qū)運(yùn)營(yíng)的污水處理廠有機(jī)物、氮和磷的進(jìn)水負(fù)荷率會(huì)發(fā)生很大的季節(jié)性變化，運(yùn)營(yíng)商必須通過(guò)改變運(yùn)營(yíng)條件來(lái)應(yīng)對(duì)這種變化。本研究探討了淡季到旺季的變化對(duì)葡萄牙阿爾加維著名旅游區(qū)活性污泥污水處理廠N2O排放的影響。雖然文獻(xiàn)研究表明，增加氮和有機(jī)物負(fù)載率可以促進(jìn)增加N2O排放量，我們發(fā)現(xiàn)淡季的N2O排放量較高（7.4%kg N2O-NkgNH4-N-1），而這些負(fù)荷率較低。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，伴隨的污水處理廠運(yùn)行變化的影響超過(guò)了負(fù)荷率增加引起的任何變化，其中曝氣率與N2O排放動(dòng)態(tài)顯著相關(guān)。觀察到的N2O通量的位置以及溶解與氣態(tài)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(chǎn)具有更高的相關(guān)性.本研究有助于了解影響全面污水處理廠N2O排放的運(yùn)行因素和潛在的緩解策略。

Unisense微電極系統(tǒng)的應(yīng)用

unisenseN2O傳感器可以用于通過(guò)液相探頭(LP)和氣相探頭(GP)量化AS反應(yīng)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(cè)量污水處理廠和其他水生環(huán)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(qū)域上方并用繩索固定。將液相N2O探針（Unisense Environment A/S，丹麥）浸沒(méi)在液體中，并放置在每個(gè)區(qū)域的浮動(dòng)氣罩旁邊。N2O的排放數(shù)據(jù)記錄7天（每周一個(gè)區(qū)域），持續(xù)6周（六個(gè)采樣點(diǎn)）。該研究分為兩個(gè)獨(dú)立的活動(dòng)，一個(gè)針對(duì)淡季（2017年4月至5月），另一個(gè)針對(duì)旺季（2017年6月至7月），每個(gè)活動(dòng)持續(xù)6周，總共持續(xù)12周。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本研究工作調(diào)查了這種季節(jié)性變化對(duì)在葡萄牙旅游區(qū)運(yùn)行的UCT活性污泥工藝的N2O排放的影響。發(fā)現(xiàn)N2O排放因子從淡季到旺季降低，盡管有機(jī)和氮負(fù)載率增加，這與文獻(xiàn)中的預(yù)期相反。污水處理廠運(yùn)行的伴隨變化的影響超過(guò)了負(fù)荷率增加帶來(lái)的影響，曝氣率顯示出與動(dòng)態(tài)的中等相關(guān)性每個(gè)季節(jié)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的N2O排放?？傮w而言，在淡季應(yīng)用的相對(duì)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(chǎn)生更高的相關(guān)性，其中低DO水平通常會(huì)導(dǎo)致增加N2O排放。

圖1、a)活性污泥反應(yīng)器示意圖、流路和采樣點(diǎn)。b)活性污泥反應(yīng)器中的氣體通量罩和傳感器。c)在活性污泥反應(yīng)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(yīng)器。

圖2、a)LS（淡季）和b)HS（旺季）期間反應(yīng)器的N2O排放。從圖中可以看出，在淡季發(fā)現(xiàn)了較高的總N2O排放量。生物反應(yīng)器4(BR4)對(duì)污水處理廠N2O總排放量的貢獻(xiàn)最大，其次是BR5，缺氧區(qū)（BR3和BR6）和最終好氧區(qū)（BR7）在兩個(gè)季節(jié)的貢獻(xiàn)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(xiàn)者是兩個(gè)季節(jié)的BR4，該反應(yīng)器中排放的每日動(dòng)態(tài)（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(wěn)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(shù)據(jù))。

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(jié)論與展望

本論文研究檢查了在葡萄牙阿爾加維旅游區(qū)運(yùn)營(yíng)的一個(gè)全面污水處理廠在兩個(gè)不同季節(jié)期間N2O排放的時(shí)空視圖：淡季（主要旅游季節(jié)之前4月至5月）和高季節(jié)（主要旅游旺季-六月至七月）。對(duì)Vilamoura污水處理廠二級(jí)生物活性污泥反應(yīng)器的裝載率、曝氣流量、DO濃度、溫度、水力停留時(shí)間(HRT)以及N2O（unisense污水N2O排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）排放進(jìn)行了長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。這些過(guò)程因素已在文獻(xiàn)中確定可能影響N2O排放，以及這些動(dòng)態(tài)之間的聯(lián)系對(duì)N 2O排放進(jìn)行了評(píng)估。這是第一次在旅游區(qū)典型季節(jié)性變化固有的不同負(fù)載率下，在全面的污水處理廠中評(píng)估N2O排放。本研究工作提供了對(duì)導(dǎo)致旅游區(qū)運(yùn)營(yíng)的污水處理廠N2O排放的主要因素的寶貴見(jiàn)解，從而導(dǎo)致相應(yīng)的緩解策略。