Оксид азота (N2O), выбросы которого являются мощным парниковым газом, привлекает все большее внимание со стороны научного сообщества и директивных органов. Потенциал потепления N2O почти в 300 раз выше, чем у углекислого газа, и он живет в атмосфере 120 лет, и его влияние на изменение климата нельзя игнорировать. Сегодня, когда деятельность человека становится все более частой, процесс очистки сточных вод, который, казалось бы, мало связан с выбросами парниковых газов, фактически стал одним из важных антропогенных источников выбросов N2O. Итак, как процесс очистки сточных вод способствует выбросам N2O? Как мы можем осуществлять точный мониторинг и эффективный контроль? В этой статье подробно рассматривается текущее состояние выбросов N2O на очистных сооружениях, механизмы производства, методы учета и управления и методы мониторинга, чтобы дать ссылку на достижение зеленого низкоуглеродного развития в секторе очистки сточных вод.

Выбросы закиси азота имеют широкий спектр источников, которые можно разделить на две основные категории: естественные и антропогенные. Природные выбросы в основном включают естественные процессы, такие как высвобождение почвы в исходном состоянии и высвобождение N2O в океане. Антропогенные выбросы охватывают такие области, как сельское хозяйство, сжигание ископаемого топлива и борьба с загрязнением. Согласно статистике, антропогенные выбросы составляют около 40% от общего объема выбросов N2O. Стоит отметить, что очистка сточных вод, как важная часть борьбы с загрязнением, стала одним из важных антропогенных источников выбросов N2O. Насколько велик объем выбросов N2O от очистных сооружений?

Согласно существующим исследованиям, существуют значительные различия в коэффициентах высвобождения N2O (выбросы N2O / нагрузка N) на различных очистных сооружениях. В процессе деазотирования на крупных городских очистных сооружениях от 0% до 14,6% азота может в конечном итоге преобразовываться в N2O и выделяться в атмосферу. Эти данные свидетельствуют о том, что выбросы N2O с очистных сооружений не являются фиксированным значением, а зависят от ряда факторов, и их потенциальные выбросы нельзя недооценивать. Например, в некоторых исследованиях отмечается, что коэффициент выбросов N2O для очистных сооружений с использованием активных шламов обычно составляет от 00016 до 00032, но конкретные значения могут варьироваться в зависимости от таких факторов, как технологические условия и качество поступающей воды. Поэтому точная оценка и эффективный контроль выбросов N2O на очистных сооружениях имеют большое значение для достижения нашей цели « двойного углерода» и борьбы с изменением климата.

Производство N2O в процессе очистки сточных вод является сложным биохимическим процессом, который в основном включает в себя нитрификацию и антинитрификацию микроорганизмов. Что именно привело к образованию N2O?

N2O образуется при очистке сточных вод в основном в результате следующих процессов:

1.Нитрификация аминокислотной окислительной бактерии (AOB)

При преобразовании аммиака в нитрит, когда концентрация растворенного кислорода (DO) ниже или концентрация аммиака выше, AOB может окислять часть азота неполностью, создавая N2O в качестве побочного продукта.

2.Антинитрификация AOB

При определенных условиях AOB также может выполнять антинитрификацию, восстанавливая нитрит до N2O.

3.Антинитрифицирующее действие гетеротропных антинитрифицирующих бактерий (HDN)

В условиях гипоксии изотропные антинитрифицирующие бактерии постепенно восстанавливают нитраты или нитриты до азота (N2). Однако накопление и выбросы N2O могут быть вызваны незавершенным процессом денитрификации или потерей активности N2O - редуктаза у антинитрифицирующих бактерий или отсутствием у некоторых из них системы N2O - редуктаза.

4.Другие подходы

В дополнение к основным путям, описанным выше, есть и другие факторы, которые могут привести к образованию N2O, такие как колебания pH, ограничения источников углерода, изменения температуры и присутствие определенных ингибиторов, которые могут повлиять на метаболические пути микроорганизмов, тем самым способствуя образованию N2O.

Сложность этих механизмов делает производство N2O неопределенным и создает проблемы для точного контроля. Понимание этих механизмов производства является ключом к оптимизации процессов очистки сточных вод и сокращению выбросов N2O.

Научный учет и регулирование выбросов парниковых газов на очистных сооружениях имеют решающее значение для эффективного реагирования на изменение климата. Какие нормы и стандарты существуют в этой области?

В соответствии с « Техническим руководством по учету парниковых газов для совместного контроля за удалением загрязняющих веществ на городских очистных сооружениях», опубликованным экологическими подразделениями, учет парниковых газов для совместного контроля за удалением загрязняющих веществ на городских очистных сооружениях делится на следующие ключевые этапы:

1.Определение границ учета

Четкий охват учета, включая технологические процессы на очистных сооружениях, источники выбросов и так далее.

2.Выбор метода учета

Выбор подходящих методов учета в соответствии с фактическими обстоятельствами, таких как метод факторов выбросов, метод баланса качества и т.д.

3.Сбор данных об уровне деятельности и определение факторов выбросов

Сбор данных об объеме очистки сточных вод, качестве входящей и исходящей воды, потреблении энергии и других видах деятельности и расчет в сочетании с соответствующими факторами выбросов.

4.Контроль качества

Данные и методы, используемые в процессе учета, гарантируют качество и контроль качества для обеспечения точности результатов учета.

5.Формирование отчетности

Подготовка подробных докладов по учету выбросов ПГ, которые служат основой для принятия управленческих решений.

Кроме того, страны и отрасли приняли ряд соответствующих стандартов и руководящих принципов, таких как Технические стандарты мониторинга выбросов парниковых газов на очистных сооружениях (проект запроса замечаний), которые содержат конкретные технические спецификации для учета выбросов парниковых газов на очистных сооружениях. Эти стандарты и руководящие принципы были разработаны для того, чтобы содействовать более точному управлению выбросами парниковых газов в секторе очистки сточных вод и, таким образом, лучше служить национальным целям по достижению пика углерода, углеродной нейтральности. Благодаря стандартизированному учету и управлению очистные сооружения могут играть активную роль в защите окружающей среды и борьбе с изменением климата, получая более четкое представление о своих выбросах углерода, выявляя потенциал сокращения выбросов и разрабатывая эффективные стратегии сокращения выбросов.

Точный мониторинг N2O в процессе очистки сточных вод является основой для понимания его правил сброса, оптимизации технологических параметров и достижения эффективного сокращения выбросов. Итак, какие основные методы мониторинга существуют в настоящее время и как использовать оборудование для достижения точного мониторинга?

Традиционные методы мониторинга N2O включают в себя:

♦метод газовых мешков:: Сбор проб газа, а затем отправка в лабораторию для анализа, простой в эксплуатации, но не может обеспечить непрерывного мониторинга в реальном времени.

♦метод статических коробок:: Размещение статических ящиков в определенных районах, сбор газов в ящиках, регулярный анализ проб, подходит для небольших, коротких наблюдений потока.

♦Плавающий газовый колпак:: В сочетании с принципом статического ящика для наблюдения потока газа на водно - газовой границе, но также существует проблема разрыва непрерывности.

♦Газовая хроматография (GC): В качестве основного средства лабораторного анализа, высокая точность, но медленный ответ, не подходит для онлайн - мониторинга в режиме реального времени.

По мере развития технологий технологии непрерывного мониторинга в режиме онлайн играют все более важную роль в мониторинге выбросов N2O. Онлайн - мониторинг может предоставить данные в режиме реального времени, непрерывно и с высокой точностью, что помогает своевременно обнаруживать аномалии выбросов и направлять корректировку процесса. Например, ERUN - QB9610S, разработанный и произведенный компанией Herron GroupПортативный анализатор потока парниковых газовЭто решение для точного мониторинга N2O на очистных сооружениях. Устройство может сочетаться со статическим плавающим ящиком, предназначенным для наблюдения потока CO2, CH4, N2O и H2O на водно - газовой границе.

Основные характеристики анализатора ERUN - QB9610S включают:

*Широкий диапазон измеренийДиапазон измерений N2O может достигать 0 - 1000ppm.

*Высокая точность измерений:: Точность N2O до ±2%, точность CO2 < 300 ppb, точность CH4 < 10 ppb, точность H2O < 2%, чтобы достичь точности уровня ppb, чтобы обеспечить надежность данных.

*Быстрое реагирование:: Скорость измерения составляет 1 Гц, что позволяет фиксировать мгновенные изменения выбросов.

*Превосходная повторяемость.: Повторяемость лучше 1%, что обеспечивает стабильность результатов мониторинга.

*Интеллектуальная функция:: Функции управления измерениями, хранением и обработкой данных, поддерживающие онлайн - просмотр и анализ результатов измерений. В сочетании с данными мониторинга датчиков, таких как температура и влажность, которые контролируются самим собой, исходные данные могут быть получены и сохранены одновременно. Кроме того, поддержка передачи данных через сеть, легкая реализация дистанционного управления для удовлетворения научных потребностей развертывания долгосрочных стабильных измерений в полевых условиях.

Внедряя такое оборудование для мониторинга в режиме онлайн, очистные сооружения могут осуществлять тонкое управление выбросами N2O, предоставлять точные данные о деятельности в режиме реального времени для учета выбросов и обеспечивать научную основу для оптимизации процесса, тем самым эффективно снижая выбросы N2O и способствуя реализации экологически чистых низкоуглеродных операций.

Подводя итог, нельзя игнорировать проблему выбросов оксида азота на очистных сооружениях, ее влияние на изменение климата и снижение давления выбросов в соответствии с целью « двойного углерода» в Китае делают точный мониторинг и эффективный контроль N2O важной проблемой, стоящей перед индустрией очистки сточных вод в настоящее время. Углубленное понимание механизма производства N2O и стандартизированный учет и управление в соответствии с национальными руководящими принципами являются основой для достижения сокращения выбросов. С другой стороны, онлайновая технология мониторинга, представленная портативным анализатором потока парниковых газов ERUN - QB9610S, предоставляет очистным сооружениям точные и эффективные средства мониторинга в режиме реального времени, что делает возможным более точное управление выбросами N2O.