基于文献统计和模型拟合的污水处理厂N₂O排放因子

来源：环境科学杂志2024年第1期北京时间：

作者：阿里亚·阿不力米提,王鹏宇,王秀蘅

单位：哈尔滨工业大学环境学院, 哈尔滨 150090,哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室, 哈尔滨 150090,哈尔滨工业大学环境学院, 哈尔滨 150090,哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室, 哈尔滨 150090,哈尔滨工业大学环境学院, 哈尔滨 150090,哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室, 哈尔滨 150090

摘要：污水处理过程中氧化亚氮（N₂O）的排放不容忽略. 基于126个实证的文献统计数据分析发现,污水处理厂（WWTPs）的地域因素对N₂O排放因子有显著影响. 然而,全球各地区WWTPs的N₂O排放因子普遍低于联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）推荐值. 在中国,WWTPs的N₂O排放因子（以N₂O-N/N_influent计）约为0.000 35~0.065 20 kg·kg-1. 同时,不同污水处理工艺的N₂O排放因子也存在显著差异,尤其序批式活性污泥（SBR）工艺具有较高排放. 采用统一的缺省排放因子进行核算容易高估N₂O排放量,建议各国进行实际监测或模型研究,以制定适合本土情况的分类排放因子. 此外,在126个实证数据中,基于总氮（TN）去除量的N₂O排放因子与TN去除率呈弱负相关,更符合生物处理化学计量学,可以提供准确的N₂O核算方法. 为此,建立数字孪生模型对案例厌氧-缺氧-好氧（AAO）WWTP进行动态模拟,全面量化N₂O的动态排放行为,证明N₂O排放具有明显的季节性和日变化性,且仅相当于IPCC推荐排放因子计算值的11%. 比较散点线性拟合和分类平均值指数拟合方法,发现后者能更准确地反映N₂O排放因子与TN去除率之间的负相关,进一步建立了基于TN去除量的N₂O平均排放因子与TN去除率的指数回归方程以预测N₂O的排放. 本研究提供的动态模拟和分类指数拟合方法对同类WWTPs精确核算N₂O具有重要参考价值,可为理解和应对N₂O排放问题提供帮助.

关键词：氧化亚氮（N2O）,排放因子,动态模拟,污水处理厂（WWTPs）,总氮去除,