人工湿地过程温室气体的产生
• 人工湿地
• 人工湿地是将废水投放到土壤经常处于水饱和状态且生长 有芦苇、美人蕉、灯芯草等湿生植物的沼泽地上，废水沿 着一定方向流动，在废水流动过程中，利用土壤、人工介 质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对 废水进行处理的一种技术。
温室气体对全球气候的影响
▪ 全球变暖的后果，会使全球降雨量重新分配、 冰川和冻土消融、海平面上升等，既危害自然 生态系统的平衡，更威胁人类的食物供应和居 住环境。
温室效应的影响
温室效应的影响
全球变暖的影响
温室气体对全球气候的影响
大气中的臭氧含量少，却极其重要；
地球上臭氧层被破坏的程度远比一般人 想象的严重；
温室气体对全球气候的影响
温室气体使得臭氧层的恢复慢
温室气体将热量留在地球表面的对流层，使其无法 进入臭氧层所在的平流层，从而使平流层温度降低， 加快了臭氧层的破坏速度；
温室气体能够使地球表面温度增高，但对平流层却有着冷却 作用，这使得云层有了较多的存在时间。在这段时间里，进 入平流层的氟里昂在紫外线作用下，释放出氯原子，氯原子 马上和臭氧发生连锁反应，形成氧原子，一个氯原子可以破 坏10万个臭氧分子，这对臭氧层破坏极大；
废水处理与温室气体的产生
废水过程中含碳有机物转化为CO2和CH4；
微生物将废水中的有机质分解，其中一部分碳素物质转化为 CH4和CO2;
含氮物质转化为NH4，NOX, N2O；
废水处理与温室气体的产生
污泥的处理过程中同样产生温室气体； 废水处理工程为持续的温室气体发生器； 我国废水处理领域甲烷排放量居世界第一，占总排放 量的21%；
温室气体对全球气候的影响
臭氧层恢复减缓全球变暖
通常认为，臭氧层的恢复同时将有助于人们与全球变暖进行 的斗争。在美国《科学》杂志上，气候学家报告说，臭氧层 的恢复同时还能够重建南半球的季风系统，从而打破由臭氧 损耗和温室气体集结形成的平衡。
“我们的研究表明，臭氧层的恢复将减轻气候变化对南半球 造成的影响。” （气候科学家Lorenzo Polvani ）
废水处理过程中温室气体 的产生及控制
主要内容
温室气体对全球气候的影响 废水处理与温室气体的产生 废水处理过程温室气体排放情况
二氧化碳和甲烷的排放 氮氧化物的排放 稳定塘温室气体的产生 人工湿地过程温室气体的产生
废水▪ 温室气体对可见光具有高度的透过性； ▪ 能强烈吸收地面辐射中的红外线； ▪ “温室效应” ▪ 致全球气候变暖；
废水处理过程温室气体排放情况
• 废水处理过程中二氧化碳和甲烷的排放
• 好脂氧肪处和理蛋白过质程）可氧以化避为免或CO减2；少CH4的排放，微生物将废水中的有机物（碳水化合物、 • 厌氧处理工艺将可生物降解的有机物质转化为CH4和CO2;
废水处理过程温室气体排放情况
• 废水处理过程中二氧化碳和甲烷的排放
• 厌氧处理工艺主要处理高浓度有机废水，其产生的CH4主要通过 回收利用而得到控制；
• 工业废水产生的CH4要比生活废水多； • 发达国家要比发展中国家低；
▪ 典型废水处理系统的碳平衡：进入废水处理系统有机 碳 入的处6理0后%转的化废为水气中体，（剩3下61%/3C左O右2和进2入4%污C泥H4；），6%进
废水处理与温室气体的产生
▪ 废水处理的脱氮过程 ▪ 氨化
废水中的含氮有机物，在生物处理过程中被好氧 或厌氧异养型微生物氧化分解为氨氮的过程；
▪ 硝化
废水中的氨氮在好氧自氧型微生物（硝化细菌） 的作用下转化为NO2-和NO3-的过程；
▪ 反硝化
废水中的NO2-和NO3-在缺氧条件下在异氧型细菌 （反硝化细菌）的作用下还原为N2的过程；
废水处理与温室气体的产生
• N2O和NO作为脱氮过程的中间产物 进入大气
废水处理过程温室气体排放情况
二氧化碳和甲烷的排放 氮氧化物的排放 稳定塘温室气体的产生 人工湿地过程温室气体的产生
废水处理过程温室气体排放情况
废水处理过程温室气体排放情况
• 废水处理过程的优化可以控制温室气体减排
• 这方面的研究主要还停留在实验室阶段 • 之前的废水处理工程的研究和设计很少考虑温室气体排放问题
增加大肠杆菌可控制N2O的产生（Kim, et al., 2000）；
废水处理过程温室气体排放情况
• 废水处理过程中氧化亚氮的排放
• 英3.5国×某10废4g水，处估理算厂N2年O年处释理放废通水量1.1为1×4.71×0101t0，-6Ng/2LO，年释3.2放g/量人为；
废水处理过程温室气体排放情况
废水处理过程温室气体排放情况
• 废水处理过程中氧化亚氮的排放
• 工业废水和城市废水处理过程中，硝化的好氧段和反硝化的缺氧段是N2O产 生的主要产生源；
• 污泥处理方法中，堆肥、焚烧和污泥好氧消化等方法， N2O释放量较多；
废水处理过程温室气体排放情况
• 废水处理过程中氧化亚氮的排放
• 环境因素与工艺过程对N2O产生和释放有较大影响 • 附长着系生统长，系附统着的生载长体系或统填N2O料释固放着量对更N2少O的；产生起控制作用的菌种，相对于悬浮生 • 投加大肠杆菌的生物流化床工艺不仅有较好的脱氯效果，且N2O释放量也较低，
废水处理过程温室气体排放情况
• 废水处理过程中氧化亚氮的排放
• 氧化亚氮（N2O）是大气中重要的温室气体之一； • 废水生物脱氮过程中会产生N2O ； • 一些发达国家（美国、德国等）对废水处理过程中N2O产生及其减量化进行研究； • 美国每年都会发布废水处理中N2O排放量数据； • 废水处理过程中释放量占全球总释放量的2.5%-25%；
• 稳定塘温室气体的产生
碳的循环与转化
废水处理过程温室气体排放情况
• 稳定塘温室气体的产生
氮的循环与转化
废水处理过程温室气体排放情况
• 稳定塘温室气体的产生
• 稳定塘包括了一般生物的好氧降解和厌氧降解过程，在生物降解过程中不可 避免地存在温室气体的排放；
人工湿地过程温室气体的产生
• 人工湿地 • 人工湿地系统温室气体的排放现状 • 甲烷的排放现状 • 甲烷排放的控制性因子 • N2O的排放现状 • N2O的产生机制 • N2O排放的控制性因子