LI-7820應(yīng)用案例—定量測量廢水處理廠的N2O排放
N2O分子 圖源/www.ces.fau.edu/
氧化亞氮（N2O）是全球公認(rèn)的重要溫室氣體之一，其全球增溫潛勢約是CO2的273倍。
N2O排放的人為源包括：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、土地利用等。其中，廢水處理過程的N2O排放一直不易量化。
廢水處理過程的溫室氣體排放總量，通常不是根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)而得出的。一般是基于運(yùn)營活動以及能源消耗情況，結(jié)合特定排放因子來進(jìn)行的大致估算。而對于排放因子的確定，多基于過時(shí)的測量數(shù)據(jù)或假設(shè)條件，這一般會導(dǎo)致對排放總量的低估。
因此，急需準(zhǔn)確可靠的排放測量技術(shù)。目的有兩個(gè)：第一，定量評估廢水處理廠當(dāng)前的N2O排放；第二，比較不同減排措施的優(yōu)劣。
在廢水處理過程中，N2O的排放主要源自微生物除氮過程的硝化和反硝化反應(yīng)。在硝化過程中，氨首先會被轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，之后轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。通過反硝化反應(yīng)，硝酸鹽進(jìn)一步被還原為一氧化氮NO、氧化亞氮N2O和氮?dú)釴2。
LI-7820 便攜式高精度N2O/H2O通量測量系統(tǒng)（一）
LI-7820 便攜式高精度N2O/H2O通量測量系統(tǒng)（二）
LI-7820 高精度N2O/H2O痕量氣體分析儀，由LI-COR Biosciences公司研發(fā)制造，該儀器基于光反饋-腔增強(qiáng)激光吸收光譜技術(shù)（OF-CEAS），堅(jiān)固便攜，重量僅為10.5kg，兩塊鋰電續(xù)航8小時(shí)，測量精度為0.2ppb，響應(yīng)時(shí)間小于2s。與8200-01智能測量室結(jié)合使用，能在不到2min的時(shí)間內(nèi)，快速確定N2O通量，檢出限為0.05 nmol m-2 s-1。整套系統(tǒng)還集成了GPS組件，能對所測N2O通量成圖顯示。
在天然水體表面，例如湖泊，氣體通量通常是溶解在水中的氣體擴(kuò)散到大氣的過程。這種情況類似于在土壤-大氣界面發(fā)生的溫室氣體排放。在這種情況下，可以使用8200-01智能測量室內(nèi)嵌的標(biāo)準(zhǔn)算法計(jì)算通量。而在廢水處理過程中，廢水曝氣發(fā)生反硝化反應(yīng)，除了氣體自然擴(kuò)散外，還存在通過主動曝氣過程，從水體向水面輸送N2O。因此，需要在通量計(jì)算中體現(xiàn)這種主動曝氣輸送過程。
為解決這個(gè)問題，研究者們在8200-01智能測量室內(nèi)加入了流量計(jì)，對曝氣流量進(jìn)行實(shí)測，然后使用包含此參數(shù)的修訂方程來計(jì)算通量。
Severn Trent與LI-COR Biosciences之間的合作，正在推動一種可以應(yīng)用于整個(gè)行業(yè)的全新測量方法。這一方法有利于更準(zhǔn)確地評估廢水處理過程的溫室氣體排放，如N2O。基于這些實(shí)測數(shù)據(jù)，廢水處理行業(yè)將能更好地開展工藝優(yōu)化等節(jié)能減排工作。
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