探究造纸污水处理曝气量对各GHG排放源影响的方法技术

本发明专利技术公开了一种探究造纸污水处理曝气量对各GHG排放源影响的方法，在ASM1模型的基础上，建立造纸污水处理过程的温室气体排放机理模型；采集现场污水数据，对进水COD和TN进行组分划分，获得ASM1模型中的变量；建立温室气体排放实验模型，验证机理模型的准确性；设置不同的曝气量作为机理模型的输入，对造纸污水处理过程进行仿真实验，计算各排放源的温室气体排放量；采用Pearson相关系数法，计算曝气量与各排放源温室气体排放量之间的相关系数。本发明专利技术可以评估曝气量对各温室气体排放源的影响程度，探究溶解氧变化对温室气体排放的影响途径，为通过溶解氧控制实现温室气体减排的可行性研究提供理论基础。

【技术实现步骤摘要】
探究造纸污水处理曝气量对各GHG排放源影响的方法
本专利技术涉及造纸污水生化处理过程温室气体排放的
，具体涉及一种探究造纸污水处理曝气量对各GHG排放源影响的方法。
技术介绍
造纸污水排放量在我国工业污水排放量中位居前列。造纸污水在常用的活性污泥法处理过程中，会产生大量的温室气体(CO2、CH4和N2O)。其排放途径主要分为两种：(1)直接排放，污水中的污染物经过微生物的降解作用所产生的温室气体；(2)间接排放，处理过程中伴随化学品投放、电能消耗和后续污泥处理所间接产生的温室气体。温室气体排放至大气，造成对造纸工业“隐形”的二次污染。溶解氧浓度是影响活性污泥法污水处理过程的众多变量中最关键的参数之一。溶解氧浓度影响温室气体的排放量，过高的溶解氧使得曝气机耗电产生的温室气体增加，过低的溶解氧浓度又会引起反硝化过程的N2O大量产生。溶解氧是由曝气机向好氧池中鼓入空气，氧气溶入水中形成的，溶解氧浓度与曝气机的曝气量成线性关系。因此曝气量是造纸污水A/O处理工艺过程中一个重要的工艺参数，对温室气体排放量的影响较大。另外，在造纸污水处理过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种探究造纸污水处理曝气量对各GHG排放源影响的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：/nS1、在ASM1模型的基础上，建立造纸污水处理过程的温室气体排放机理模型，该温室气体排放机理模型包括温室气体直接排放模型和温室气体间接排放模型，过程如下：/nS11、采用ASM1模型仿真模拟造纸污水A/O处理工艺过程，将ASM1模型的反应器1、2、3、4设定为厌氧反应器，反应器5设定为好氧反应器，各个反应器均包含13种反应组分：快速可生物降解基质S

【技术特征摘要】
1.一种探究造纸污水处理曝气量对各GHG排放源影响的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
S1、在ASM1模型的基础上，建立造纸污水处理过程的温室气体排放机理模型，该温室气体排放机理模型包括温室气体直接排放模型和温室气体间接排放模型，过程如下：
S11、采用ASM1模型仿真模拟造纸污水A/O处理工艺过程，将ASM1模型的反应器1、2、3、4设定为厌氧反应器，反应器5设定为好氧反应器，各个反应器均包含13种反应组分：快速可生物降解基质SS、溶解性不可降解有机物SI、慢速可生物降解基质XS、颗粒性不可生物降解有机物XI、活性异养微生物XBH、活性自养微生物XBA、颗粒性可生物降解有机氮XND、微生物衰减产生的惰性颗粒物质XP、和NH3的总和SNH、溶解氧SO、硝态氮或亚硝态氮SNO、溶解性可生物降解有机氮SND、碱度SALK和8个反应过程：异养菌好氧生长、异养菌缺氧生长、自养菌好氧生长、异养菌衰减、自养菌衰减、溶解性可降解有机氮的氨化、慢速可降解有机物水解、慢速可降解有机氮水解；
其中，所述的ASM1模型的输入变量为：进水流量Q、总悬浮固体TSS、快速可生物降解基质SS、溶解性不可降解有机物SI、慢速可生物降解基质XS、颗粒性不可生物降解有机物XI、活性异养微生物XBH、活性自养微生物XBA、颗粒性可生物降解有机氮XND、微生物衰减产生的惰性颗粒物质XP、和NH3的总和SNH、溶解氧SO、硝态氮或亚硝态氮SNO、溶解性可生物降解有机氮SND和碱度SALK，输出变量为：出水化学需氧量COD、生化需氧量BOD、氨氮、总氮TN和总悬浮固体TSS；
S12、在ASM1模型的基础上，建立温室气体直接排放模型，其中，温室气体直接排放模型的污水生化处理通过4个过程进行，分别是：内源性衰变、BOD去除、硝化过程和反硝化过程，过程中污染物的降解伴随产生温室气体，直接排放至大气；
S13、在ASM1模型的基础上，建立温室气体间接排放模型，其中，温室气体间接排放模型的工艺过程通过3个过程进行，分别是：污泥处理、电力消耗和化学品添加，在这些过程中间接产生的温室气体排放至大气；
S2、采集现场污水数据，对进水COD和TN进行组分划分，获得ASM1模型中的变量；
S3、建立温室气体排放实验模型，验证温室气体排放机理模型的准确性，过程如下：
S31、收集现场水样并进行预处理：
污水水样经离心分离后，静置沉淀20小时，取上层清液；加入0.15mL1000mg/L的HgCl2溶液，目的是除去污水中的NH3，立刻密封反应瓶；振荡数次，使瓶内上清液与HgCl2溶液充分混合；在恒温15℃条件下，静置24h后，测定反应瓶中气态CO2和N2O含量；
S32、利用气相色谱仪检测反应瓶中的气态CO2和N2O，从而得到气态CO2和N2O含量：
用分别为5ppmCH4+505ppmCO2+0.49ppmN2O的标准气体绘制标准曲线，用于检测反应瓶中水样的气态CO2和N2O含量；使用30mL注射器抽取样品瓶中气相的气体，打入气相色谱仪进样口进行测定，得到反应瓶中水样的气态CO2和N2O含量，气态CO2和N2O含量的单位：ppm；
S33、根据道尔顿分压定律和亨利定律计算得到溶解态CO2和N2O浓度：
根据道尔顿分压定律，计算气态CO2和N2O的分压：
Pi＝yi·Pθ(1)
其中，yi为i组分气体百分数，Pθ为当时大气压，取值102200Pa；
利用亨利定律，计算液相中溶解态CO2和N2O的浓度：



其中，Pi为i组分气体分压，单位：Pa，Hi为15℃时i组分的亨利定律常数，单位：hPa；
S34、建立温室气体排放实验模型，将计算得到的CO2和N2O排放量作为真实值，与通过温室气体直接排放模型计算得到的CO2和N2O排放量进行对比，验证造纸污水处理过程温室气体排放机理模型的准确性；
S4、设置不同的曝气量作为温室气体排放机理模型的输入，对造纸污水处理过程进行仿真实验，获得各排放源的温室气体排放量；
S5、采用Pearson相关系数法，计算曝气量与各排放源温室气体排放量之间的相关系数，找出对温室气体影响最大的排放源。


2.根据权利要求1所述的探究造纸污水处理曝气量对各GHG排放源影响的方法，其特征在于，所述的步骤S12中温室气体直接排放的4个来源分别为：内源性衰变、BOD去除、硝化过程和反硝化过程，温室气体直接排放的计算方法如下：
S121、内源性衰变：
微生物细胞内参加内源性衰变的有机碳可写为C5H7O2N的形式，这个过程的化学反应式为：
C5H7O2N+5O2→5CO2+2H2O+NH3(3)
根据式(3)的物质守恒关系，可得微生物细胞内参加内源性衰变的有机碳与产生的CO2质量关系为1.947，可得内源性衰变过程的CO2排放量为式(4)：



其中，XVSS,decay为微生物细胞内的参加内源性衰变的有机碳，单位：kg/h；
S122、BOD去除：
污水中有机污染物BOD被微生物降解分为两个部分：一部分是被微生物菌群吸收，参与合成微生物细胞；另一部分是在氧气充足的情况下，彻底氧化为CO2和H2O，这部分被消耗的BOD化学简式为C10H19NO3，完全氧化反应化学方程如式(5)：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈文浩，李文青，黄菲妮，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44