量化废水处理厂N₂O排放

大气N₂O源包含农业、土地利用、交通和废水处理厂等多种人为源。100年时间尺度上，N₂O的全球增温潜势(GWP)是 CO₂的273倍。因此，通过工艺优化、使用低氮技术以及减少系统中的氮输入等进而降低N₂O排放显得十分必要。

联合国净零排放联盟设定了2030年前温室气体排放减少45%并在2050年前实现净零排放的目标。因此，这就要求工业运营商准确地量化排放，以便通过流程优化和其他手段正确评估减排情况。

目前，复杂工业场所(如废水处理设施)的总排放量通常不是通过连续或特定时间间隔测量得出的。恰恰相反，这些排放量是根据活动强度、吞吐量或能源使用情况乘以规定的排放因子计算的。然而这些排放因子常常因为基于错误、过时的测量和假设得到的，所以计算得到的温室气体排放量被显著低估。

废水处理厂N₂O排放主要来源于两步生物硝化除氮和反硝化过程。硝化过程利用细菌从废水中去除含氮化合物，将氨首先转化为亚硝酸盐，最终转为硝酸盐。

废水处理厂N₂O排放主要来源于两步生物硝化除氮和反硝化过程。硝化过程利用细菌从废水中去除含氮化合物，将氨首先转化为亚硝酸盐，最终转为硝酸盐。反硝化过程，主要将硝酸盐进一步还原为NO、N₂O最终生成N₂。废水处理厂的其他N₂O排放源包括曝气池、滤床、污泥处理和储存及富含氮的废液。英格兰考文垂的水务公司Severn Trent和LI-COR合作，借助LI-7820 N₂O/H₂O痕量气体分析仪和配备浮箱的8200-01 SmartChamber智能测量室共同开发量化废水处理设施N₂O排放的方法。除浮箱外，相同的系统配置也被应用于废水处理过程的其他阶段，以全面了解N₂O排放的位置，并量化不同水处理负荷条件下N₂O排放。LI-COR设备的测量结果将用来改进原模型中使用的排放因子，进而准确量化测试站点甚至所有使用类似净化技术的废水处理站点的N₂O排放。

LI-7820 N₂O/H₂O痕量气体分析仪使用光反馈腔增强激光吸收光谱（OF-CEAS）技术，可在1秒内提供十亿分之一的测量精度，便携式设计，坚固耐用。与LI-COR SmartChamber智能测量室搭配，可在2分钟内获得非常低的N2O通量(检测限为0.05 nmol mol^-1 m³ s^-1 ）。基于标准配置，Severn Trent搭配LI-7820和SmartChamber以量化其站点N₂O通量，内嵌GPS数据可借助标准GPS工具进行通量可视化。固体基质(如滤饼床和滴流过滤器)采用与标准土壤通量测量相同的方式进行处理，然而，在曝气反硝化池上部署系统这将是一个超越SmartChamber浮箱配置难度的挑战。

普通水体 (例如湖泊)气体通量是溶解气体从水气界面向大气扩散的结果。这与土壤相类似，使用SmartChamber进行标准的通量计算即可。在曝气脱氮池，N2O除了正常的扩散途径外，在曝气过程直接驱动下，N₂O可直接从水体进入大气。在此情况下，修正通量计算方法，以考虑额外的曝气传输通量。

为了解决上述通量计算问题，改造SmartChamber加装流量计，以测量通过SmartChamber的曝气流量。基于修改后的通量公式，使用曝气流量等参数准确计算N₂O的通量值。先前使用液相传感器对N₂O产生过程进行量化，此法需要大量的补充监测和持续维护。同时这些传感器测量溶解态N₂O而不是基于亨利定律的直接扩散。废水处理运营商能够直接和准确地测量N₂O通量并实时比较不同位置通量差异

Severn Trent与LI-COR之间的合作正在主导一种可以在整个行业中应用的新方法，进而更好地了解废水处理厂的温室气体排放。借助更准确的信息，运营商将更有能力实施和评估站点改进方案，以实现净零排放的承诺。