Rozwój modeli matematycznych opisujących emisję N2O z procesów biologicznego oczyszczania ścieków

Procesy biologicznego oczyszczania ścieków są źródłem znacznych ilości gazów cieplarnianych emitowanych do atmosfery. Pośród nich szczególną rolę odgrywa tlenek azotu (I) (N2O),który charakteryzuje się wysoką wartością współczynnika potencjału cieplarnianego równą 298. Dokładna wielkość emisjiN2O z procesów biologicznego oczyszczania ścieków jest trudna do określenia. Podczas biologicznego oczyszczania ściekówN2O jest wytwarzany w procesach nitryfikacji oraz autotroficznej i heterotroficznej denitryfikacji azotu zawartego w ściekach dopływających do reaktora biologicznego, a wielkość jego produkcji jest uzależniona od wartości kilku parametrów eksploatacyjnych. Od początku lat dziewięćdziesiątych podejmowane są próby opisu matematycznego procesów prowadzących do powstawania N2O w osadzie czynnym. Doprowadziło to do opracowania szeregu modeli matematycznych, które w różnym zakresie uwzględniają te procesy oraz czynniki na nie wpływające. W artykule przedstawiono rozwój najważniejszych modeli matematycznych opisujących emisję N2O z procesów biologicznego oczyszczania ścieków. Przedstawiono ich cechy charakterystyczne, zdolność do określenia całkowitej wielkości emisji N2O oraz istniejące ograniczenia ich stosowania.

---

Processes of biological wastewater treatment produce significant amount of greenhouse gases (GHG) that usually are emitted directly to atmosphere. Among them nitrous oxide (N2O) plays an important role as it has a high value of GHG potential equal to 298. The exact magnitude of N2O emission from wastewater treatment is difficult to estimate. During biological wastewater treatment N2O is produced as a mid-product of nitrification, and autotrophic and heterotrophic denitrification of nitrogen present in influent. The intensity of its production depends on several operational parameters. Since early 1990s the attempts to develop a mathematical description of the processes that lead to N2O production in activated sludge processes have been undertaken. It resulted in elaboration of several mathematical models that vary in the scope of processes they include and the parameters they consider. The article present the development of mathematical models describing N2O emission from biological wastewater treatment. Discussed are their characteristic features and the capability to estimate total N2O emission, as well as their short comings and limitations.