1、大連理工大學課程論文環(huán)境生物工程論文好氧處理的CO2產(chǎn)率及排放特性姓名：楊亞飛 學號：21418075摘要本論文主要總結(jié)前人關(guān)于“好氧處理的CO2產(chǎn)率及排放特性研究”的研究現(xiàn)狀，重點介紹了以往研究的思路、方法，突出了有機碳轉(zhuǎn)化為CO2機以COD記的CO2產(chǎn)率、CO2的排放過程及CO2的利用。通過查閱文獻發(fā)現(xiàn)以往研究的不足之處，結(jié)合相關(guān)文獻給出了自己的改進方法， 并且給出了自己的實驗思路設(shè)計。 關(guān)鍵詞：CO2；產(chǎn)率； 排放；利用；污水處理廠AbstractIn this thesis, previous studies on the status of "CO2 yield and e

2、mission characteristics of aerobic treatment research" , focusing on the ideas, methods of previous studies , highlighting the organic carbon into CO2 machine to yield CO2 COD mind , CO2 emissions from the process and the use of CO2. Deficiencies found by previous research literature , related

3、literature gives his improved method , and gives his own experimental design ideas . Keywords: CO2; yield ; emissions ; use ; sewage treatment plant目 錄摘要IAbstractII1 緒論11.1 背景11.2我國污水處理廠現(xiàn)狀簡介11.3污水處理系統(tǒng)CO2排放研究的意義21.4有機碳轉(zhuǎn)化為CO2機理22 好氧處理CO2產(chǎn)率及排放特性研究現(xiàn)狀32.1 污水處理廠好氧處理實驗32.1.1 采樣與分析32.1.2 CO2 的產(chǎn)率及排放特性52.2人工模

4、擬好氧處理實驗62.2.1不同HRT條件下A/A/O系統(tǒng)處理污水過程中CO2的釋放研究72.2.2不同C/N條件下A/A/O系統(tǒng)處理污水過程中CO2的釋放研究83 CO2的利用1693.1 CO2的回收方法93.2 CO2的利用途徑103.2.1 物理方法103.2.2 生化法103.2.3 化學法104 以往研究的不足與改進104.1 不足104.2 改進104.3 改進后的實驗思路11參考文獻13III1 緒論1.1 背景隨著人們環(huán)境意識的加強和對環(huán)境質(zhì)量要求的提高，減緩以CO2為主的溫室氣體排放所引起的全球氣候變化問題越來越為國際社會所矚目。溫室效應(yīng)的發(fā)生主要是由于化石燃料、樹木等的燃燒

5、排放出的CO2、CH4等溫室氣體，這些溫室氣體允許進入地球大氣層的短波太陽輻射通過，而對從地球反射回去的長波紅外線輻射有很好的吸收性，從而引起大氣溫度的升高1。全球變暖給世界各國帶來了嚴重的災(zāi)難，造成了洪澇、干旱等自然災(zāi)害發(fā)生密度的增加、極地地區(qū)冰川的融化、全球海平面上升、罕見疾病的出現(xiàn)、稀有物種的消失、極端天氣現(xiàn)象頻現(xiàn)甚至產(chǎn)生了戰(zhàn)爭和沖突等嚴重后果2。溫室氣體排放量的增加是產(chǎn)生溫室效應(yīng)的根本原因。溫室效應(yīng)問題己引起了世界各國的高度關(guān)注。發(fā)展低碳經(jīng)濟正在得到越來越多國家的認同，同時也促成了包括京都議定書、聯(lián)合國氣候變化框架公約和世界氣候大會等在內(nèi)的針對溫室氣體減排的國際合作。各國都在根據(jù)各自情

6、況制定行動框架，制定了如碳排放交易、碳補償、清潔發(fā)展機制等溫室氣體的減排計劃，并各自設(shè)立了溫室氣體減排的目標。 1.2我國污水處理廠現(xiàn)狀簡介污水處理廠數(shù)量的迅速增加，同時伴隨著溫室氣體排放量的迅猛增長。為實現(xiàn)我國“十二五"期間的節(jié)能減排的目標，2012年4月19日國務(wù)院印發(fā)了“十二五"全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃，該規(guī)劃明確提出了污水處理事業(yè)發(fā)展目標，即要求到2015年，我國的污水處理率要達到853 。因此，對污水處理系統(tǒng)進行合理的溫室氣體排放評價，并提出可行的節(jié)能減排措施，將有利于減緩全球氣候變暖。我國污水處理廠發(fā)展迅速，但仍然存在著很多問題：1資金不足。雖然目

7、前我國的污水處理事業(yè)發(fā)展迅速，污水處理廠的數(shù)量和處理能力都得到了很大提高，但因我國經(jīng)濟發(fā)展水平在地理位置上分布不均，存在著東部地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展快，污水處理率高，中西部地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展慢，污水處理率低的情況，很多地區(qū)存在著建得起廠卻運行不起的尷尬局面。2監(jiān)督管理制度不健全。一些城鎮(zhèn)的中小型污水處理廠在實際運行中沒有完全按照國家的出水指標檢測出水水質(zhì)，這導致了其統(tǒng)計數(shù)據(jù)的不準確性，并不能反映污水廠的實際運行情況，不能保證所處理的污水能達標排放，不利于污水處理事業(yè)的管理和發(fā)展。3中水回用率低。發(fā)達國家的中水回用技術(shù)發(fā)展早且技術(shù)比較成熟，1962年，日本就開始了中水回用，1991年進行了“造水計劃"

8、，并建立了很多“水再生工廠"。以色列的中水回用率排在世界前列，46的中水用于灌溉。與其相比，我國因為經(jīng)濟發(fā)展水平較低、老城區(qū)較多、管網(wǎng)多為合流制等原因，中水回用率較低4 5。4污泥處置利用水平低。我國污泥處理設(shè)施基本健全，但一些污水處理廠為降低成本，只將污泥進行簡單處理后便外運或堆放。如此來，不僅造成了能源的浪費，未妥善處理的污泥還會產(chǎn)生大量的溫室氣體，加重溫室效應(yīng)。目前國外大多將污泥進行了填埋或土地利用，而且用污泥制作建筑材料、燃燒污泥發(fā)電等技術(shù)也在迅速發(fā)展中。1.3污水處理系統(tǒng)CO2排放研究的意義在全球變暖趨勢逐漸加快的前提下，提出世界各行業(yè)進行溫室氣體的減排己十分迫切。污水處理

9、廠被公認為是溫室氣體排放大戶的行業(yè)之一6。近年來，我國的污水處理事業(yè)發(fā)展迅速，污水處理廠數(shù)量和污水處理量大幅增加，這勢必造成了溫室氣體的大量排放。而現(xiàn)在人們對生活水平、環(huán)境質(zhì)量的要求逐步提高，進一步導致了污水處理量的增加。如不盡快找到解決辦法，污水處理行業(yè)將成為全社會經(jīng)濟快速發(fā)展的制約因素。目前對污水處理廠溫室氣體排放的研究多處于宏觀層面，且有一定的研究成果，微觀研究則處于剛剛起步的階段 7 8 9，尤其是對污水處理廠溫室氣體排放量化評價指標及其體系的建立、對節(jié)能減排技術(shù)問題的分析和研究，例如，對于污水處理系統(tǒng)而言，在對其進行減排工作時，尚存在一些技術(shù)問題：(1)缺乏溫室氣體排放量化及其評價體

10、系，使對溫室氣體的減排潛力進行定量評估時有一定難度；(2)對于污水處理廠溫室氣體排放的形成過程缺乏一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，使得目前其排放指標只是基于人均排放量的粗略計算；污水處理系統(tǒng)溫室氣體的減排研究從經(jīng)濟方面看，減少了污水處理廠的運行成本，經(jīng)濟效益更明顯；從社會角度看，跟上了全球溫室氣體減排的步伐，有利于減緩全球氣候變暖的趨勢；從環(huán)境角度看，減少了溫室氣體的排放即減少了大氣污染，使我們的環(huán)境質(zhì)量得到了進一步提高。因此，溫室氣體的減排具有很好的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。本課題的研究估算出溫室氣體的排放量，并提出合理可行的減排措施，對減緩溫室效應(yīng)、保護我們的生態(tài)環(huán)境等具有重要意義。1.4有機碳轉(zhuǎn)化為CO2機理

11、好氧生物處理過程主要是將廢水中的可生物降解的有機碳進行轉(zhuǎn)化。污水混合液中的污泥絮體中的微生物通過多種途徑將小分子的有機污染物攝入體內(nèi)，在胞內(nèi)酶的作用下對有機物進行分解代謝和合成代謝(代謝過程如圖1-1所示)。需要指出的是合成代謝和分解代謝都可以去除有機污染物，其中分解代謝主要生成CO2和H20，并提供微生物生命活動所需要的能量。而合成代謝主要生成新的原生質(zhì)體，促進活性污泥或者生物膜的生長。在污水生物處理中微生物主要以活性污泥和生物膜的形式存在10。同時，合成代謝過程中的內(nèi)源呼吸過程也將一部分細胞質(zhì)氧化分解，排放出CO2和H20等氣體。 圖1.1 微生物利用有機物的過程2 好氧處理CO2產(chǎn)率及排

12、放特性研究現(xiàn)狀目前，好氧處理的CO2產(chǎn)率及排放特性研究主要集中在兩個方面： 以現(xiàn)實的污水處理廠為研究對象，研究現(xiàn)實污水處理廠好氧處理工藝的CO2產(chǎn)率及排放特性； 人工模擬的污水好氧處理工藝的CO2產(chǎn)率及排放特性研究?？傊技性贏2O工藝的CO2產(chǎn)率及排放特性研究上。2.1 污水處理廠好氧處理實驗為了考察現(xiàn)實中污水處理廠的好氧設(shè)施CO2的產(chǎn)率及其排放特性，Xu Yan 11等設(shè)計了如下的實驗：本實驗考察了氧化溝、A2O工藝、倒置A2O工藝3中典型的水處理工藝的CO2的產(chǎn)率及其排放特性，并通過實地采集與實驗分析完成實驗。這3個處理廠的污水處理情況見表2.1表2.1 三種工藝的污水處理參數(shù)氧化溝倒

13、置A2OA2O處理量（×104m3/d）72323污水源居民、工業(yè)居民居民HRT（h）101515SRT(d)12814污泥回流比（%）混合液回流比（%）100010001003002.1.1 采樣與分析(一) 污水液面的氣體樣品采集對非曝氣污水液面的氣體樣品采集使用不銹鋼材質(zhì)漂浮型氣體通量罩(該塑料材質(zhì)圓柱狀穹頂氣體通量罩，通量罩內(nèi)安裝有電子溫度計以實時測量通量罩內(nèi)氣體的溫度，通量罩憑借密閉環(huán)繞的漂浮物(特制加厚汽車輪胎內(nèi)胎)飄浮于水面，通過通量罩上安裝的4條不銹鋼鎖鏈人為將其固定于水面的采樣位置，盡量減小水面波動導致的通量罩晃動。氣體采樣時將通量罩固定于構(gòu)筑物池體岸邊約1米處的水

14、面上，或者在有橋跨(橫跨構(gòu)筑物池體的鋼質(zhì)空中走廊)的構(gòu)筑物將通量罩固定放置于橋跨下的水面上。間隔固定時間(每2分鐘采集一次，共采集6次)用采樣泵從通量罩中抽出氣體樣品保存至氣體采樣袋(O5L、10L規(guī)格)中帶回實驗室進行CO2的氣體濃度測定，氣樣采集后在48h內(nèi)進行測試。在對曬泥場進行氣體通量采樣時可將通量罩(卸下漂浮物)直接水平放置在污泥表面，并使通量罩的下邊緣插入污泥表面下深度約5cm處以保證氣體采樣的密閉效果。對于非曝氣污水液面(包括污泥表面)，CO2氣體的釋放通量計算公式如下：Flux=(VA)P(dcdt)在公式中，V代表通量罩中密閉氣體的體積(30L)，A代表通量罩密閉的水面面積或

15、污泥表面面積(013m2)，P是CO2氣體在電子溫度計所測溫度下的氣體密度，dcdt是在同一采樣點不同時刻采集的氣樣測得的CO2濃度的增加速率(對不同時刻測得的CO2氣體濃度進行線性擬合求斜率得到)。CO2的氣體釋放通量單位根據(jù)時間尺度的不同可用mgm-2d-1或mgm-2 h-1表示。對于非曝氣污水液面(包括污泥表面)，CO2氣體的釋放通量計算公式如下：對曝氣污水液面的氣體樣品采集使用大容量的氣體采樣袋進行(10L到40L規(guī)格不等)。將氣體采樣袋固定于環(huán)形或矩形的塑料材質(zhì)或木質(zhì)支架上，采樣前先將氣袋排空，然后將支架浸入污水液面下5cm處，污水液面曝氣釋放出的氣體進入氣袋后會逐漸將氣袋充滿，然

16、后從氣袋中抽取氣體樣品測定CO2的氣體濃度，同時在現(xiàn)場用電子溫度計測試并記錄采樣點液面上的氣溫12。在采集污泥螺旋輸送器出口處的氣體通量樣品時可將氣袋直接固定在出口處采集，在測出氣袋收集氣體的CO2濃度后可以計算CO2的氣體釋放通量。對曝氣污水液面(包括污泥螺旋輸送器出口) CO2的氣體釋放通量計算公式如下：/A公式中，p是CO2在采樣點所測溫度的氣體密度，c是氣體樣品中測定的CO2濃度，Q是氣體流量(樣品袋內(nèi)氣體體積采樣耗費的時間)，A是氣袋支架密閉的污水液面面積(或污泥螺旋輸送器出口處密閉的截面積)。（二）溶解態(tài)氣體樣品的采集為了研究不同處理構(gòu)筑物中CO2氣體的釋放通量變化原因，需要測定污

17、水中溶解態(tài)的CO2氣體濃度，在采集氣體通量樣品的同時對污水中溶解態(tài)氣體樣品進行了采集，采用的上部空間法13。在污水處理廠先用取樣器取污水樣品，靜置沉降再經(jīng)過濾后取30mL上清液于玻璃瓶中，立即加入lmL濃度為3000mgL的HgCl2濃縮液抑制污水中微生物的活性，然后用高純氮氣對樣品瓶中污水液面上部空間進行吹掃以排凈空氣，再用密閉性好的橡膠塞塞緊后帶回實驗室，在測試前先用搖床恒溫振蕩lh，然后抽取玻璃瓶上部空間氣體，用氣相色譜儀測定氣體中CO2的濃度。根據(jù)下式計算可得污水中溶解態(tài)CO2氣體的濃度：CO2，dis=(K0+/22.4)* WCO2，dis MCO2P/(R*T)式中：CO2，di

18、s是單位體積水樣中溶解的CO2濃度(阻以)；K0是CO2的奧斯托瓦爾德溶解度系數(shù)(Ostwald coefficient);是取樣瓶上部空間體積和水樣體積的比值；WCO2是CO2在上部空間的濃度。（三）CO2的濃度的測定CO2的濃度是使用有熱導檢測器的氣相色譜測定，COD、BOD等根據(jù)標準方法進行分析（CEPB ，2004）。2.1.2 CO2 的產(chǎn)率及排放特性實驗期間，測得COD去除率均達到90%以上，效果良好。 可知，雖然3種工藝的處理過程不一樣，但CO2排放通量卻相似，最高的CO2排放通量都發(fā)生在這些過程的好氧區(qū)域。在氧化溝的外部，中間和內(nèi)部渠道平均CO2排放通量分別為18.0 、24.

19、2和39.5g/(m 2 ·hr) 。在倒置A2O和A2O工藝的好氧區(qū)中平均CO2排放通量分別是42.5 、68.2 g/(m 2 ·hr)。因為該二沉池的CO2排放通量小于0.4 g/(m 2 ·hr)，可以忽略不計，。在倒置A2O和A2O工藝的缺氧和厭氧區(qū)幾乎不生成CO2每個單元的CO2排放通量有季節(jié)差異。三個污水處理工藝的CO2排放因子的范圍總結(jié)于表2.2中。表2.2 三種處理工藝的排放因子氧化溝倒置A2OA2OCO2產(chǎn)率（g CO2 /kg COD removed）146.2-377.5160.6-294.4216.2-496.0CO2產(chǎn)率（g CO2/m

20、3污水）59.3-112.251.8-116.079.6-240基于污水處理流程中污染物的去除率， A2O工藝提出了最高的CO2排放因子，可以達到319.3 g CO2 /kg COD removed 。2.2人工模擬好氧處理實驗為了研究好氧處理的CO2產(chǎn)率及排放特性，任延14設(shè)計了人工模擬的A/A/O污水處理系統(tǒng)。本試驗裝置材料是有機玻璃，由合建式厭氧一缺氧一好氧反應(yīng)器和二沉池構(gòu)成。合建式反應(yīng)器有效容積為48 L，分為四個格室，每格長20 cm，寬20 cm，有效水深3 0 cm，在傳統(tǒng)條件下運行，第一個格室是厭氧池，第二個是缺氧池，剩下的兩個是好氧池，使厭氧/缺氧/好氧容積比為1:1:2。

21、本試驗原水采用濟南市某大型污水處理廠的曝氣沉砂池出水。污水水質(zhì)如下表2.3：表2.3 污水水質(zhì) C02的采集和測定方法:反應(yīng)器各處理單元格單獨密閉，好氧池在出口處采用便攜式氣體采樣泵采集系統(tǒng)上部空間氣體于采樣袋中。氣體采集開始和結(jié)束時，分別取污泥混合液測定混合液中溶解的C02。采用配有轉(zhuǎn)化爐一氫火焰檢測器(FID )的氣相色譜儀測定收集氣體中的C02濃度。色譜柱為GDX502填充柱，色譜條件為:轉(zhuǎn)化爐溫度為375 0，檢測器溫度為200 0，柱溫為40 0。所有氣體樣品均測定3次取平均值。根據(jù)下列公式，計算好氧池中CO2的釋放速率，W=Q·Wair·M·P/(R.

22、T·V1·MLSS).其中:W反應(yīng)階段C02的釋放速率(g·min-1g·MLSS-1)； Q單位時間內(nèi)的氣體流量(L/min); Wair氣相色譜測得的CO2濃度(v/v );MCO2的摩爾質(zhì)量(44 g/mol ) ;P大氣壓強(1 atrm);R氣體常數(shù)(00.082 L*atm*K-1mol-1);T氣體溫度(K);V1反應(yīng)器中混合液的體積(L);MLSS懸浮污泥濃度(g/I. )。溶解態(tài)C02的采集和測定同2.1。2.2.1不同HRT條件下A/A/O系統(tǒng)處理污水過程中CO2的釋放研究由實驗知，當污水進入好氧池后，CO2的釋放速率迅速升高。這一方

23、面是因為厭氧池和缺氧池中生成的C02進入好氧池后由于曝氣的吹脫作用迅速從水中逸出;另一方面是由于某些異養(yǎng)微生物在好氧條件下的內(nèi)源呼吸作用大量生成CO2，如聚磷菌在好氧條件下會分解體內(nèi)貯存的PHB獲得能量攝磷，而釋放出C02。由圖3-3 a還可以發(fā)現(xiàn)，當HR'I，由12h縮短到9.6 h時，好氧池中的CO2釋放速率明顯降低。這可能是因為:好氧池中存在大量的硝化細菌，這類細菌屬于自養(yǎng)微生物，以CO2為唯一碳源。隨著HRT的縮短，進水NH4+-N不斷增加，促使硝化細菌生長和代謝活性不斷增強，CO2的消耗量增加。在HRT為9.6 h時，自養(yǎng)菌對CO2的消耗量大于異養(yǎng)菌的CO2生成量，致使C02

24、釋放速率降低。在不同的HRT條件下，系統(tǒng)中CO2的釋放速率和溶解態(tài)CO2濃度并不呈現(xiàn)出相似的變化規(guī)律。例如，HRT為16h時，系統(tǒng)中具有最高的溶解態(tài)CO2濃度，但系統(tǒng)中最高的CO2釋放速率出現(xiàn)在HRT為12 h時。這表明不同的HRT條件下，影響系統(tǒng)中C02釋放的主要因素不同。這些因素包括:1) 隨著HRT的變化，不同的進水流量造成的進水攜帶入系統(tǒng)中的CO2含量不同; 2) 由于CO2在水中溶解度較大，隨著HRT的變化，進水流量的不同引起的水流攪動強度不同也會影響污水中CO2的釋放。F.Y. Cakir15等對通過對大型污水處理廠污水處理過程中溫室氣體的釋放規(guī)律研究發(fā)現(xiàn)，水流攪動是影響污水中溫室

25、氣體釋放的重要因素; 3) 進入系統(tǒng)中的NH4十一N的負荷會隨HRT的變化而明顯改變，這可引起硝化細菌消耗C02速率不同;4) 在厭氧條件下，部分產(chǎn)甲烷菌會利用H2和CO2生成CH4，而HRT的長短會顯著影響有機物厭氧消化程度，使C02生成量發(fā)生變化。表2.4列出了不同HRT條件下A/A/O系統(tǒng)不同處理單元單位時間內(nèi)(24 h)的CO2的生成量變化，可以看出HRT>12 h的情況下，系統(tǒng)中每天生成的C02總量中好氧池的貢獻率最大，達到83.65%。表2.4 不同HRT下 CO2生成量及轉(zhuǎn)化率CO2-C轉(zhuǎn)化率=(每天CO2-C生成量)/(每天TOC去除量)* 1002.2.2不同C/N條件

26、下A/A/O系統(tǒng)處理污水過程中CO2的釋放研究由實驗得出，分別維持進水碳負荷和氮負荷不變的情況下，在( C/N=3.71)和C 1NP ( C/N=3.48 )的條件下，系統(tǒng)中厭氧池的CO2釋放速率低于缺氧池的CO2釋放速率，而在C/N>7.10和C/N>7.49的條件下，系統(tǒng)中厭氧池的CO2釋放速率大于缺氧池的CO2釋放速率，但表2.5顯示出在不同C/N條件下單位時間內(nèi)厭氧池的CO2生成量小于缺氧池的CO2生成量，這可能是因為不同的C/N比條件下，影響厭氧池中CO2釋放速率的主要因素不同引起的。(1)污水輸送管道的密閉環(huán)境有利于有機物的厭氧分解，促使CO2的生成，由于CO2在水中

27、溶解度較大，生成的CO2大部分溶解在污水中，隨系統(tǒng)進水進入?yún)捬醭兀捎趨捬醭氐臋C械攪拌作用這部分溶解態(tài)的C02釋放出來。所以不同的進水C/N條件下，進水中溶解態(tài)C02濃度的不同對厭氧池中的CO2釋放速率產(chǎn)生影響。(2) 不同C/N比條件下，厭氧池中異養(yǎng)微生物的呼吸作用強度和發(fā)酵性細菌對有機物的厭氧分解作用程度的變化引起的單位時間內(nèi)CO2生成量不同也影響其CO2釋放速率。還可以看出，不同C/N比條件下好氧池的CO2釋放速率都高于厭氧池和缺氧池的C02釋放速率。影響好氧池中C02釋放速率的主要因素包括:(1)缺氧池中生成的CO2隨水流進入好氧池后在機械攪拌和曝氣引起的水流湍動作用下大部分別吹脫釋放

28、出來，所以進入好氧池中溶解態(tài)C02濃度的高低影響著其CO2釋放速率; (2)好氧池中一些異養(yǎng)微生物如反硝化細菌、聚磷菌的內(nèi)源呼吸作用會生成大量的C02，但好氧池中的自養(yǎng)微生物硝化細菌利用CO2作為碳源會消耗好氧池中相當量的CO2，所以好氧池中單位時間內(nèi)CO2總生成量對其CO2釋放速率產(chǎn)生影響。表2.5所示維持系統(tǒng)進水氮負荷不變的情況下，在C1NP( C/N=3.48)的處理條件時，單位時間內(nèi)好氧池的CO2生成量卻低于缺氧池中單位時間內(nèi)CO2的生成量，這表明進入好氧池中溶解態(tài)CO2濃度的高低對其CO2釋放速率的影響占主要地位。表2.5 不同C/N下CO2生成量及轉(zhuǎn)化率3 CO2的利用163.1

29、CO2的回收方法1) 溶劑吸收法該法包括物理吸收法和化學吸收法，物理法是利用CO2在某些溶劑中溶解度大，在加壓時吸收。減壓時釋放，如加壓水洗法，低溫或常溫甲醇洗法都是常用的CO2回收法。該法投資少，但效率過低?；瘜W法是利用堿性溶液吸收CO2，并在加熱、減壓條件下生成物進行分解生成CO2 。2) 低溫蒸餾法該法適用于CO2濃度在60%（V）以上的高濃度的混合氣體，但成本高、效果差，不適用。3) 變壓吸附法該法利用吸附劑對不同氣體吸附量、吸附速率、吸附力的差異，吸附容量隨壓力變化而變化的特性在加壓下完成混合氣體吸附與分離過程，二在降壓下完成吸附劑的再生過程，采用多塔循環(huán)操作，從而實現(xiàn)氣體分離和連續(xù)

30、操作之目的CO2。4) 膜分離法膜分離工藝裝備簡單、壽命長、操作簡單，是近幾年發(fā)展起來的技術(shù)先進、能耗低、效果好、經(jīng)濟合理，但很難得到高濃度的CO2。5) 組合分離法根據(jù)前述4種方法可以揚長避短,兩種方法進行組合,以達到最佳的效果。3.2 CO2的利用途徑3.2.1 物理方法(一) 氣體、液體及固體CO2直接利用氣體CO2應(yīng)用成熟的涂經(jīng)為：用于焊接保護氣，具有高效率、低成本的焊接方法。CO2液態(tài)及干冰應(yīng)用途徑最廣，利用途徑有：做煙絲膨脹劑，可提高煙絲質(zhì)量，用作飲料添加劑，尤其適用于契稅、啤酒、可樂，干冰制冷，用作運輸儲存。(二) 超臨界CO2應(yīng)用視頻工業(yè)采用超臨界CO2萃取工藝，制作某些食品已

31、在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用，例如利用CO2超臨界從咖啡豆中萃取咖啡因，從煙葉中萃取尼古丁等。具有工藝簡單、選擇性好等特點。超臨界CO2技術(shù)應(yīng)用于星系系統(tǒng)，可清洗洗去李靜為0.05m的污物。3.2.2 生化法利用CO2覆蓋植物，提高光和效率、使作物早熟、產(chǎn)量提高、品質(zhì)改良，特別是在作物大棚中應(yīng)用效果更好。以CO2為底氣，混合環(huán)氧乙烷，用于醫(yī)療器械物品、皮毛、食品等消毒滅菌。3.2.3 化學法以CO2為材料制作無機化工用品，主要有輕質(zhì)CaCO3、NaCO3、K2CO3等基本化工原料，廣泛用于冶金、化工等行業(yè)。以CO2為材料還可制取一些有機化工產(chǎn)品，主要有尿素、甲醇、碳酸丙烯酯等。以CO2為材料與一些有機化合

32、物共聚、縮合在催化劑的作用下進行反應(yīng)，生成聚碳酸酯、聚脲等。4 以往研究的不足與改進4.1 不足根據(jù)查閱的相關(guān)文獻可知，相關(guān)課題的研究主要有以下不足：a) 以往關(guān)于CO2產(chǎn)率及排放特性的研究主要集中在A2O污水處理工藝上，但A2O工藝只是污水好氧處理工藝的主要工藝，不能代表全部的好氧處理工藝。b) 以往關(guān)于CO2產(chǎn)率及排放特性的研究主要集中在以觀測為基礎(chǔ)的宏觀研究中，淡化了微生物的群落結(jié)構(gòu)等微觀研究。c) 太過于集中強調(diào)CO2總產(chǎn)量，忽視了同一單元不同區(qū)域如沿程水流的CO2產(chǎn)率。4.2 改進針對以上研究的不足，提出以下該機方法：A. 研究更多的現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的好氧處理工藝，研究不同的污水處理條件

33、對CO2產(chǎn)率及排放特性的影響，并對比各個處理工藝。B. 應(yīng)該是以宏觀的觀測為基礎(chǔ)，再與分析微生物群落結(jié)構(gòu)結(jié)合，重點分析微生物群落結(jié)構(gòu)對CO2產(chǎn)率及排放特性的影響。應(yīng)該結(jié)合FISH（熒光原位雜交技術(shù)）分析某種微生物的豐度，通過聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）DNA提取、擴增，變性梯度凝膠電泳（DGGE ）和測序，分析微生物群落結(jié)構(gòu)。C. 采集CO2時要在有代表性的點上分別采樣，研究其生成及排放特性。4.3 改進后的實驗思路核心思路如下圖：3.監(jiān)測并計算CO2產(chǎn)率，分析排放特性。2.設(shè)計不同的HRT、C/N對CO2產(chǎn)率及COD去除率的影響。1.選取A2O和倒置A2O工藝的污水處理廠作為研究對象。 6. 尋找

34、兼顧COD去除率和CO2產(chǎn)率的最佳工藝的最佳運行條件。5. 各點的微生物群落結(jié)構(gòu)與CO2產(chǎn)率做對比分析。4.取樣分析各點的微生物群落結(jié)構(gòu)。圖2.2 設(shè)計思路流程圖實驗?zāi)康模貉芯坎煌奈鬯幚砉に?、不同的運行條件對CO2產(chǎn)率及排放特性的影響，尋找兼顧COD去除率和CO2產(chǎn)率的最佳工藝的最佳運行條件，既達到COD去除率高、CO2產(chǎn)率低，又要求經(jīng)濟和技術(shù)的可行性。具體實驗設(shè)計如下：1. 選取具有典型的A2O和倒置A2O工藝的污水處理廠作為研究對象，并且在有代表性的區(qū)域選為采樣點，采集樣本。2. 設(shè)計不同的HRT、C/N沒研究其對CO2產(chǎn)率和COD去除率的影響。HRT可分為8、9、10、11、12、1

35、3h，C/N可劃為3、4、5、6、7、9。3. 監(jiān)測并計算CO2產(chǎn)率，分析排放特性，不僅計算總的CO2產(chǎn)量，還要分析各個有代表性區(qū)域的CO2產(chǎn)量，并分析差異性，研究其水流沿程排放特性。4. 應(yīng)該結(jié)合FISH（熒光原位雜交技術(shù)）分析某種微生物的豐度，通過聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）DNA提取、擴增，變性梯度凝膠電泳（DGGE ）和測序，分析微生物群落結(jié)構(gòu)。取樣分析各點的微生物群落結(jié)構(gòu)。5. 對比不同的處理工藝的CO2產(chǎn)率的區(qū)別，著重強調(diào)微生物群落結(jié)構(gòu)與CO2產(chǎn)率之間的關(guān)系。6. 展望與結(jié)論，尋找兼顧COD去除率和CO2產(chǎn)率的最佳工藝的最佳運行條件。參考文獻1 王洪臣. 城鎮(zhèn)污水處理領(lǐng)域的碳減排J.給水排水，2010,36（12）:233-2392 張博，陳國謙. 甲烷排放與應(yīng)對氣候變化國家戰(zhàn)略探析J.中國人口資源與環(huán)境,2012,22(7):263-2693 郝曉地，涂明等.污水處理低碳運行策略與技術(shù)導向J.中國給水排水，2010,26（24）:254-2634 王俊，肖