【模型工具】基于脱氮程度估算城市污水处理厂一氧化二氮直接排放量的方法

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原文信息

题目：A method to estimate the direct nitrous oxide emissions of municipal wastewater treatment plants based on the degree of nitrogen removal

作者：Tanya Valkova et al.

作者单位：Institute for Water Quality and Resource Management, TU Wien, Karlsplatz 13/226-1, 1040, Vienna, Austria

期刊：Journal of Environmental Management

时间：2021

导读

在未来的情景中，当能源优化后的污水处理厂开始从电网购买绿色电力时，市政污水处理的碳足迹将主要是温室气体一氧化二氮(N2O)和甲烷的直接排放。目前预测和理解全规模工厂的N2O排放行为仍然具有挑战性，不同测量和量化方法会降低不同污水处理厂获得的结果的可比性，并且长期测量活动会带来资源的消耗。

文章简介

本研究基于奥地利10个全规模污水处理厂的N2O排放测量活动，测量的重点是将N2O直接排放与运行参数和工厂绩效指标联系起来（表1）。所有污水处理厂都依靠AS工艺去除有机碳、氮和磷。由于气体传质系数非常高，向大气排放的气态M2O主要发生在曝气阶段/区域，因此本研究忽略了来自非曝气阶段的气态N2O排放。同时由于党N2O浓度过低时，微传感器信号的可靠性和稳定性低，因此本文也没有量化污水处理厂处理后出水的溶解态N2O的负荷。

表1 调查的污水处理厂

本文研究发现，硝化作用可以确定为AS罐中主要的N2O的生成和排放途径，而异养反硝化在AS罐中充当N2O的汇。本次调查中获得的排放因子在各个污水处理厂之间差异很大，但在数量级上与之前在全尺寸污水处理厂的研究一致（表2）。

表2.测量的平均N2O-N排放因子归一化为污水处理厂进水(EFN2O-WWTP) 以及AS罐进水(EFN2O-AS)中的TKN负荷



在污水处理厂测量得到的N2O排放量的高可变性清楚地表明，使用单一因素来估计N2O排放量以进行清查是不够的。而目前的估算方法主要仍是基于IPCC提供的固定排放因子，而没有考虑工厂的运行和配置特征。基于本研究的结果，本文提出了一种虚拟的估算方法，即使用污水处理厂的年平均TN去除程度和下图1所示的回归模型来估算年直接N2O排放，这种方法可以避免使用需要持续的在线监测测量。



图1. 所调查污水处理厂的平均N2O排放因子和TN去除效率(%)的散点图

本文提出，对于通过硝化和反硝化实现的生物氮去除的污水处理厂均适用本模型，即N2O排放因子与TN去除程度呈负相关。但该模型是否还可以准确预测具有阶梯进料反硝化或依赖外部碳源的后反硝化的AS工艺的排放仍然是一个悬而未决的问题。

编者点评

本研究中为奥地利污水处理厂建立的回归模型在多大程度上可以应用于其他地方的其他工厂仍有待确定。具体的当地条件，如污水处理厂设计、处理目标和污水成分，预计会影响回归分析的结果。

原文地址：

https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2020.111563

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