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氧化亚氮(N2O)是全球三大主要的温室气体之一,随着人类活动的加剧,大气中N2O的浓度不断升高,引起全球地表增温。污水处理厂(WWTPs)被认为是重要的N2O人为排放源之一。由于不同污水处理厂的工艺性能和操作参数存在差异性,导致N2O在污水处理系统中的变化特性难以研究和掌控。本研究在日本高须污水处理厂进行,该污水处理厂采用三种不同的缺氧/好氧活性污泥处理工艺处理相同水质条件的城市污水。本论文主要考察N2O排放的空间变化特性和日变化特性,分析不同环境因子(DO、温度、进水BOD负荷,总氮负荷)对N2O排放量的影响,总结硝化速率与N2O排放量的关系。本研究旨在明确缺氧/好氧活性污泥处理工艺中N2O在不同时间段的变化特性,确定影响N2O排放的主要因子,为该工艺中N2O的减排策略提供数据和理论基础。首先,本研究对比了三种不同缺氧/好氧活性污泥处理工艺中N20的排放量。上午12：00使用瞬时采样法,分别调查三种不同工艺,工艺1(Anoxic-1/ Oxic-1/Anoxic-2/Oxic-2)、工艺6(Anoxic/Oxic-1/Oxic-2/Oxic-3)和工艺7(Anoxic-1/Oxic-1/Anoxic-2/Oxic-2/Anoxic-3/Oxic-3)中各个反应池排放的Dissolved-N2O(简称D-N2O)和Gaseous-N2O (简称G-N2O)浓度。结果表明,工艺6为该污水处理厂中N2O排放量的主要贡献工艺,其中D-N2O和G-N2O都监测到较高浓度。同时,相比于该缺氧/好氧工艺中其他反应池排放的N2O量,来自好氧反应池Oxic-3的排放量最高,D-N2O和G-N2O排放量分别为41.1μg N/L,36.2μg N/L。这表明,在该缺氧/好氧工艺中,N2O主要通过好氧反应池中发生的硝化作用产生。这一结果验证了该污水处理厂中N2O的排放存在一定的空间变化特性。其次,连续在线监测工艺6中Oxic-3的D-N2O排放量,使用N2Owastewater sensor(丹麦)分别连续在线监测Id、d、4d, D-N2O的变化趋势结果表明,N2O排放量在每天的不同时间段内出现较大波动,一般D-N2O排放量在下午14：00-17：00之间出现峰值,每天午夜时分排放处于较低水平,并保持稳定状态,直到次日上午D-N2O排放量又逐渐增加。该结果验证了N2O排放的日变化特性。在不同的季节,通过8小时常规采样以及24小时持续调查研究详细阐述N20的日变化特性并分析影响其排放的环境因子。使用N2O wastewater system等间隔地在线监测Oxic-2和Oxic-3中的D-N2O含量,间隔时间为15min。结果表明,Oxic-2中排放的D-N2O水平较低,且保持在相对稳定的状态。Oxic-3中D-N2O的最高峰值出现在6月,为68.4μgN/L,最低峰值为9月的15.0μgN/L,最大的日平均D-N2O含量出现在10月,31.5μgN/L。影响N2O排放的因素有DO、温度、进水BOD负荷等。上午11：00-12：00之前DO浓度较高,之后DO基本不变,且含量较低；当DO浓度低于0.4mg/L时,Oxic-3中监测到高的D-N2O排放量。温度变化同样影响N2O的排放量,不同季节条件下的调查结果中,冬季水温低于22.1℃时,Oxic-2末尾的硝化过程反应不完全,导致Oxic-3中容易积累N2O。平均溶解氧为1.12mg/L时,进水BOD负荷随时间变化趋势与D-N2O日变化特性呈负相关关系,进水BOD负荷越低,D-N20产生量越高。最后,通过评估N2O的排放速率,定量分析输入与输出的各物质流的物质质量,并研究硝化速率与N20排放量的关系。D-N2O排放量最大时,硝化速率较低时。好氧阶段中硝化反应不完全时,N2O通过羟胺氧化作用在硝化过程中作为副产物产生并积累；当溶解氧不充足时,低NH4+-N导致硝化细菌的反硝化作用增强,积累更多的N2O。10月硝化速率大于0.41 mg N/L/h时,G-N2O排放速率随硝化速率的增大而增大；12月硝化速率大于1.07mg N/L/h时,G-N2O排放速率随硝化速率的增大而减小。