李東梅，吳丹萍，吳敏，潘波

（昆明理工大學環(huán)境科學與工程學院，云南省土壤固碳與污染控制重點實驗室，云南 昆明 650500）

氣候變暖是近年來全球共同面臨的重大環(huán)境問題之一，越來越廣泛地引起了各界學者的關注[1-4]，以CO2、CH4、N2O、氟氯烴（CFC）、O3等為主的溫室氣體（green house gases，GHGs）是其主要貢獻者。污水處理行業(yè)作為能源密集型行業(yè)，電耗物耗導致的間接GHGs排放量不容小覷[5-6]。同時，近年來由于處理廠污水排放標準的提高和污水處理量的不斷增加，大幅增加了污水處理廠GHGs的直接排放量[7]。按照主要發(fā)達國家的統(tǒng)計，污水處理廠的碳排放量占全社會人為總碳排放量的1.71%～2.8%[8]，預計2030 年這一占比將增至2.95%[9]。污水處理廠被列為最大的小型GHGs 排放單元之一，屬于前十大碳排放行業(yè)之一，其GHGs減排工作刻不容緩[10-11]。

GHGs 減排的前提之一便是對其進行精確核算，目前只在針對某個或某幾個污水廠的核算時會采用直接測量法或質量守恒計算法[12-15]，最常用的核算方法為政府間氣候變化專門委員會（IPCC）核算模型法[6,12-14]。該核算模型受排放因子變化范圍影響較大，其中運行工況是排放因子變化的主要影響因素之一[16-18]，如pH 從8.5 降到6，同時溶解氧（DO）濃度從3mg/L 降到1mg/L 時，N2O 的排放量可升高10 倍[19]；當溫度從20℃降到5℃時，N2O 的排放量可減少至原來的1/6[20]。由此可見，運行工況的調整與優(yōu)化控制是減排的重要途徑之一，目前針對此類問題多通過模型模擬來調整單一或某幾個主要運行參數(shù)對某種GHGs 排放的影響[5,21-24]。本文從市政污水處理廠中主要GHGs的產(chǎn)生機理、環(huán)節(jié)和核算方法以及對運行工況的響應，論述了目前研究的現(xiàn)狀和不足，為運行工況的整體優(yōu)化提供基礎數(shù)據(jù)和參數(shù)調整參考。

1 污水處理廠主要GHGs 的產(chǎn)生與核算方法

污水處理過程本質上是微生物利用污水中的有機物進行生長繁殖并將其轉化為無機形態(tài)的過程。在這過程中產(chǎn)生了大量的GHGs。按GHGs 種類可將這些過程分為：微生物分解有機物和內(nèi)源呼吸作用產(chǎn)生CO2；厭氧環(huán)境下產(chǎn)甲烷菌參與有機物的厭氧發(fā)酵過程，產(chǎn)生CH4；硝化反硝化脫氮過程中N2O作為副產(chǎn)物或中間產(chǎn)物大量存在。因此，CO2、CH4、N2O 為污水處理廠GHGs 的主要來源。根據(jù)IPCC 2013[25]中各類GHGs在百年時間尺度上的全球增溫潛勢（global warming potential，GWP，即在100年的時間框架內(nèi)，各種GHGs的溫室效應對應于相同效應的CO2的質量），CO2、CH4、N2O 的GWP分別為1（100 年）、28（100 年）、298（100 年）。據(jù)此GWP將CO2、CH4、N2O換算為CO2后，它們在污水處理過程中直接排放占比總GHGs 分別為1.3%～9%、0.5%～14%、26%～74%（CO2按10%的化石碳進行核算）[5,12,26-27]?？梢?，N2O對總GHGs貢獻最大，CH4和CO2的溫室貢獻也不容小覷。

1.1 CO2的產(chǎn)生與核算方法

污水處理廠可以去除污水中80%～90%的化學需氧量（COD），其中約50%轉化為CO2排放到大氣中。CO2的產(chǎn)生途徑主要包括好氧微生物氧化分解有機物和內(nèi)源呼吸過程以及厭氧微生物降解有機物過程[28]。

全球大部分國家在對污水處理廠的碳排放進行核算時都采用IPCC 2006[29-30]核算協(xié)議，此協(xié)議將污水處理廠直接排放的CO2視為生源性碳而不納入核算范圍，即認為污水處理廠直接排放的CO2來源于植物進行光合作用吸收的大氣中的CO2，屬于自然界碳循環(huán)系統(tǒng)，從長遠來看其對GHGs總排放量沒有貢獻[31]。然而，近年來隨著檢測技術水平的提高和研究的不斷深入，研究者通過14C 同位素示蹤法發(fā)現(xiàn)污水處理廠進水中有2.1%～27.9%的總有機碳來源于化妝品、清潔劑等石油化工產(chǎn)品即化石碳（FC），這些FC在污水生物處理過程中與生物來源的碳具有相同的代謝途徑，最終有29%～50%被分解轉化為CO2[29-30]。有學者直接檢測到FC 造成的CO2排放量在污水處理過程中直接排放的總CO2的占比為2.4%～15.1%[29,32]；Tseng 等[30]的研究顯示此占比為13%～23%。同時也有學者堅持無論廢水中碳的來源（化石或非化石）如何，都必須對其溫室效應貢獻進行核算，并最終最大程度地提高排放報告過程的準確性[16,22,33]。由此可見，污水處理廠排放的CO2對GHGs 的貢獻不容忽視，只是具體的核算方法仍需進一步討論和驗證。化石碳的占比還需大量的數(shù)據(jù)進行校正和本土化，以便更精確地核算總GHGs的排放量及減排措施的確定。

1.2 CH4的產(chǎn)生與核算方法

CH4排放量的區(qū)域性核算以IPCC 核算模型法為主，也有少量研究采用靜態(tài)經(jīng)驗模型法。IPCC核算模型法排放因子的確定多采用0.6kg CH4/kg BOD 或0.25kg CH4/kg COD[40]；蔡博峰等[41]針對中國各省不同處理工藝COD 去除比例，建立了中國各省污水處理廠CH4排放因子體系，核算時可直接使用。CH4排放因子變化范圍相對較小，核算范圍一旦確定，核算結果差異便不會太大。

1.3 N2O的產(chǎn)生與核算方法

據(jù)美國環(huán)境保護署估計，來自污水處理廠的N2O 約占全國人為N2O 來源的3%，是全球第六大GHGs排放源[29]。但是N2O排放因子變化范圍較大，按其最大和最小排放因子潛力值核算整個污水處理廠GHGs 排放可相差2～3 倍[5]，精確評估N2O 的排放并采取措施可減少污水處理廠50%的GHGs[50]。近年來不少研究者[51-55]采用動態(tài)模型、現(xiàn)場取樣或實驗室模擬等方法細化了不同工藝的N2O 排放系數(shù)，見表1。

如表1所示，文獻中測量和報道的N2O排放因子[每千克進水氨氮所產(chǎn)生的N2O 量（kg）]變化范圍較大，即使是同一種處理工藝也相差3 倍左右。同時由于N2O 的產(chǎn)生過程和機理尚未完全研究清楚，因此核算時所包含的產(chǎn)生途徑、所用工藝和研究范圍的不同都會導致其排放量的巨大差異。亟需進一步加強產(chǎn)生機理、核算方法以及排放因子的精確化和本土化的研究。

表1 不同工藝污水處理廠N2O排放系數(shù)

2 影響GHGs排放的主要運行參數(shù)

新工藝的探索和污水處理廠的改造或重建都需要花大量的時間和經(jīng)濟成本。在污水處理廠產(chǎn)生的3種主要GHGs中，CH4和N2O的貢獻較大，且受運行條件變化影響明顯，擁有較大的減排潛力。因此，如何通過提高管理水平和優(yōu)化處理過程減少GHGs 的排放，已經(jīng)成為污水處理行業(yè)面臨的新問題。溫度、pH、進水C/N、污泥停留時間（SRT）、亞硝酸鹽濃度、DO 濃度是影響污水處理廠GHGs排放的主要工況，其影響情況見表2。

表2 主要運行工況的變化對3種GHGs排放的影響

2.1 溫度對GHGs排放的影響

溫度是微生物活性及酶活性最重要的影響因素之一。溫度的變化通過影響生物體內(nèi)酶的活性改變了微生物生化反應的速率，從而影響GHGs的排放量。傳統(tǒng)污水處理廠CO2的排放情況隨季節(jié)變化不明顯[27]；產(chǎn)甲烷菌對溫度的適應范圍較廣，從10～55℃可將其分為常溫、中溫、高溫厭氧消化，污水處理過程屬于常溫厭氧消化[67]，小范圍的溫度變化對其影響不大，當溫度變化范圍較大時CH4的釋放量隨溫度升高而升高，因為產(chǎn)甲烷菌的活性隨著基質溫度的升高而增強[68]，總體來看，CH4夏季產(chǎn)量最高，春秋季次之，冬季最低；N2O則是冬季產(chǎn)量最高，春秋季次之，夏季產(chǎn)量最低[63]。然而，厭氧氨氧化工藝中關于溫度對N2O產(chǎn)量影響的研究中得出，溫度降低N2O產(chǎn)生速率降低，其主要原因是溫度降低時反硝化速率降低、異養(yǎng)反硝化生成的N2O積累減少[58]；并且當溫度從10℃增加至20℃時，反硝化速率可以增加4～8 倍，而在溫度從20℃升高到30℃的過程中反硝化的增長速率明顯降低[18,59]。同時溫度對N2O釋放的影響規(guī)律還取決于微生物群落反硝化功能基因豐度、功能基因表達和功能酶的活性等，是多方位的影響，最優(yōu)的運行溫度需采用多目標優(yōu)化方法來進行探索研究。

整體來看，溫度對GHGs的排放影響主要體現(xiàn)在對N2O的影響上，但其變化規(guī)律尚未統(tǒng)一。同時實際運行的污水處理廠的溫度主要隨外界環(huán)境溫度（季節(jié)變化）的改變而變化，難以進行人為控制。近年來半地下式和地下式污水處理廠因其空間占地小、地上部分可建設綠化或公園對周圍居民的環(huán)境影響小等優(yōu)點而在國內(nèi)興起[69]，由于其主體構筑物均在室內(nèi)，增強了通過人為控溫來減排的潛力，是未來新建污水廠的發(fā)展方向之一。

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2.2 pH對GHGs排放的影響

pH 是微生物活性的重要影響因素，每一種微生物都有其最適宜的生長范圍。適宜產(chǎn)甲烷菌生長的pH 范圍為6.7～7.4，實際運行的污水處理廠pH基本在此范圍內(nèi)[70]，但是小范圍pH 的變化對CH4產(chǎn)量也有一定的影響，如在控制污泥負荷不變的條件下，在6.8～7.2 范圍內(nèi)隨著pH 的增大CH4產(chǎn)量降低[67]。

亞硝酸菌和硝酸菌分別在pH 范圍為7～7.8 和7.7～8.1 時活性最強，反硝化細菌的適宜pH 則為7.5～8.0，因此在污水處理過程中應保持一定的堿性來緩沖硝化過程產(chǎn)生的H+，保證反硝化過程的持續(xù)進行。研究表明pH 小于6.5 時就會有大量的N2O 和NO2-積累[71]。當pH 處于6～9 范圍內(nèi)時，隨pH 降低N2O 產(chǎn)量增加，這可能是因為低pH 條件下，不同反硝化過程還原酶之間的電子競爭促進了N2O的積累[62]。

綜上可得，避免厭氧區(qū)域的pH小于6.7，保持缺氧和好氧區(qū)pH 在7.5～8.0 之間，可以有效減少CH4和N2O 的積累。如果運行過程中確實發(fā)生了N2O的積累則可以在COD充足的條件下延長厭氧池的水力停留時間，促使反硝化反應進行得更完整以減少N2O的產(chǎn)生。

2.3 進水C/N對GHGs排放的影響

水質尤其C/N是污水處理廠工藝選擇和運行參數(shù)確定的重要參考之一，同時也決定著污水的處理程度和效果以及是否需要外加碳源等。隨著進水C/N 的增加，直接和間接GHGs 排放均增加。當COD 濃度較高時，異氧生物量活性增加，導致呼吸過程CO2排放增加[50]，CH4排放量也增加，高C/N條件下N2O產(chǎn)量稍有降低，但整體來看直接排放的GHGs總量增加。此外，高COD濃度下其被氧化所需能量也較高，電耗物耗均增加，同時污泥產(chǎn)量增多，其處理處置過程導致的間接排放量也增加。在一項進水C/N的研究中發(fā)現(xiàn)，進水C/N在7.5～10范圍內(nèi)，隨著C/N的增加，N2O、CH4的產(chǎn)量均明顯降低；在10～13.3 范圍內(nèi)GHGs 的產(chǎn)量隨C/N 的變化不大[64]。當通過分別調整進水C或進水N來改變C/N時則發(fā)現(xiàn)，通過降低N 含量來提高C/N 可減少N2O的產(chǎn)生；通過增加碳源來提高C/N，N2O的產(chǎn)量略有降低，但CO2、CH4產(chǎn)量增加[50]。Flores-Alsina 等[63]通過改變外加碳源量（Qcarb分別為10m3/d、5m3/d、0）的研究發(fā)現(xiàn)其總GHGs 排放量轉化為CO2e后分別 為1.142kg/m3、1.044kg/m3、0.865kg/m3，并建議從GHGs減排的角度考慮無需外加碳源。

隨著進水C/N 的增加，N2O 的產(chǎn)量會有所減少，但最佳C/N的范圍仍存在爭議，而且從目前的研究來看進水C/N 的增加會導致總GHGs 排放量的增長。我國市政污水處理廠進水C/N 在5.4～10.9之間，滿足生化處理的基本要求，而現(xiàn)有的污水處理系統(tǒng)通常通過添加碳源來提高進水C/N，這種方法有助于提高污水處理廠氮的去除效率但是增加了GHGs 的排放和處理成本。在確定最佳C/N 以及C/N 低于多少需要外加碳源時應采用包含GHGs 排放和成本經(jīng)濟在內(nèi)的多目標評價法進行確定，而不是單一的關注出水水質。多目標優(yōu)化系統(tǒng)也是未來污水處理廠設計的發(fā)展方向。

2.4 污泥停留時間對GHGs排放的影響

SRT也叫污泥齡，指微生物細胞在曝氣池中的平均停留時間，控制在盡量滿足微生物生長代謝周期同時又不產(chǎn)生過多污泥的范圍內(nèi)。隨著SRT的增加，間接排放的GHGs 略有增加，直接排放的GHGs 則明顯下降[42]。當SRT 較低時硝化反應進行得不完全，硝化反硝化和氰胺氧化產(chǎn)生的N2O均增加；隨著SRT的增加，硝化反應和反硝化反應都進行得比較完全，N2O 作為中間產(chǎn)物產(chǎn)量顯著減少，同時CH4產(chǎn)量也稍有降低[63]。但也有學者研究表明隨著SRT 的增加，CH4產(chǎn)量增加[28]。直接排放的CO2則隨SRT 的增加無明顯變化[64]，這主要是因為微生物的生長大部分在SRT 增加之前就已經(jīng)完成。整體而言，污水處理廠直接排放的GHGs 量隨著SRT 增加而減少[50]，但是SRT 增加會導致較高的能耗和較低的污水處理效率。Flores-Alsina 等[63]也在同時考慮直接排放和間接排放的情況下，指出SRT約為12d時有利于減少總GHGs的排放量。

增加SRT有助于生化反應進行得更徹底，降低直接GHGs（尤其是N2O）的排放量，但是這會增加間接排放量和污水處理周期，降低了污水處理廠的處理效率。在進行SRT的選擇和調整時應根據(jù)運行工藝、處理量和進出水水質來確定最佳值，為了降低直接GHGs的排放量而增加SRT可能會嚴重影響污水處理效率和增加了污泥處理處置的負擔而帶來更嚴重的負面影響。

2.5 亞硝酸鹽濃度對GHGs排放的影響

氧化還原電位（ORP）是影響CH4生成量最主要的因素[72]，亞硝酸鹽濃度的增加可以提高污水的ORP 值進而有效抑制CH4的生成[46]。并且亞硝酸鹽存在時間越長、濃度越高，對產(chǎn)甲烷菌的抑制越明顯，CH4產(chǎn)量越低[46]。污水處理廠中的CH4主要產(chǎn)生于管網(wǎng)中而在曝氣階段大量釋放出來，一項關于污水管網(wǎng)CH4產(chǎn)量的研究表明，當管網(wǎng)中投加了亞硝酸鹽時，幾乎無CH4的積累，生物膜產(chǎn)CH4能力顯著降低；當停止加入亞硝酸鹽后，生物膜產(chǎn)CH4速率逐漸恢復；其中，抑制產(chǎn)CH4的亞硝酸鹽最低值為100mg/L[45]。間歇性的投加亞硝酸鹽可以對CH4的產(chǎn)量起到明顯抑制作用，在3d 內(nèi)連續(xù)以100mg/L的濃度投加亞硝酸鹽可以完全抑制硫化物和CH4的產(chǎn)生，并且在接下來3 個月內(nèi)，CH4的產(chǎn)生量都保持在低水平[46]。然而，投加亞硝酸鹽會引起N2O釋放量的升高，因為亞硝酸鹽濃度的增加會導致硝化過程中氨氧化菌反硝化作用的增強，該過程會將亞硝酸鹽還原為N2O[73]；在反硝化期間高濃度的亞硝酸鹽會導致反硝化速率降低并造成NO和N2O積累[65]。

在管道中添加亞硝酸鹽可以有效抑制CH4的排放量，但是不可避免地導致N2O的排放量增加，同時可能會引起微生物中毒。關于添加亞硝酸鹽是否可以降低整個污水處理廠的排放量（即降低的CH4產(chǎn)量能否抵消增加的N2O 的量所造成的GHGs 效應），以及對降解有機物的微生物會產(chǎn)生什么樣的毒性影響仍需進一步的研究來探索。

2.6 溶解氧濃度對GHGs排放的影響

由于產(chǎn)甲烷菌是厭氧菌，DO 濃度的增加對CH4的產(chǎn)生具有明顯的抑制作用。但在曝氣初期，隨著溶解氧濃度升高CH4的釋放量增大，主要是由于管網(wǎng)和一級處理的厭氧條件下產(chǎn)生的溶解性CH4在曝氣時大量溢出[72]。但是在包含厭氧生物膜反應器的污水處理工藝中，二級處理過程也會產(chǎn)生大量CH4，其產(chǎn)率約為(0.24±0.05)m3/kg BOD[74]。N2O 釋放量隨溶解氧濃度的升高減小，相關系數(shù)為0.65[72]。在低DO 濃度（＜2mg/L）下運行好氧池，與曝氣有關的CO2排放量減少了，但是N2O 釋放量卻大大增加了。主要原因有以下兩點：一是DO濃度降低導致硝化菌的生長受到了限制[22,63]，進而抑制了硝化反應的進行，增加了N2O的產(chǎn)量；二是限氧條件下亞硝化菌的硝化反硝化作用也會增強[75]。

通過模型模擬分析的研究報道，DO 濃度在2.5mg/L 左右時N2O 的產(chǎn)生量達到最大值，繼續(xù)增加DO濃度后N2O的產(chǎn)生量逐漸降低，CH4和CO2產(chǎn)生量則全程基本不變[42,64]。但是N2O 產(chǎn)生量的減少不足以補償為了提高DO濃度而增加的電耗。整體來看DO濃度為1.8mg/L時是GHGs排放量的最優(yōu)濃度[28]；在2.0mg/L 條件下硝化反應可以進行得較徹底，同時曝氣所導致的CO2排放量也不會太高[63]。

N2O 的排放量隨著曝氣強度的增高而減少。曝氣強度越高氧轉移效率也就越高，可以有效保證好氧池的DO 濃度。一項關于不同曝氣強度下缺氧-好氧序批式反應器的N2O 排放情況的研究在綜合考慮提高脫氮效果、減少能源消耗及N2O排放量的前提下，將該實驗裝置的最佳曝氣強度設定為2.7L air/(L reactor·h)[76]。對于SBR 工藝，增加進料期間的曝氣強度，可以顯著減少其N2O排放量[43,77]。

盡管增加DO 濃度可能導致管網(wǎng)中產(chǎn)生的CH4逸散量增加，但可以抑制一級處理過程中CH4的產(chǎn)生量（盡管量較少）和顯著降低N2O的排放量。總的來說，增加好氧池中的DO 濃度有助于減少GHGs 直接排放，但是會增加間接排放量，這就需要加強曝氣強度，保證曝氣孔的整潔性，提高曝氣效率，如微孔曝氣便具有溶解效率高、能耗低的優(yōu)點[11]。

2.7 污泥負荷對GHGs排放的影響

污泥負荷是指單位質量的活性污泥在單位時間內(nèi)所處理的污染物的量，污泥負荷大則微生物生長快，污染物的去除效率和氧利用率均較高，但易造成污水排放不達標。污泥負荷過高，則在產(chǎn)生CH4過程中，揮發(fā)性脂肪酸會大量積累，從而改變、破壞了產(chǎn)CH4階段的正常進行，降低其產(chǎn)率，同時對污水處理效果也有負面影響。由于生活污水處理過程中的污泥負荷較低，并且在復雜的現(xiàn)場運行條件下，N2O的產(chǎn)生同時受到多方面因素的影響，所以二者沒有得到很好的相關性[11]，仍需進一步的研究。

以上論述通過優(yōu)化運行參數(shù)揭示了市政污水處理廠存在顯著的GHGs減排潛力。然而，值得注意的是，盡管參數(shù)改變引起的GHGs變化趨勢大體上一致，但不同工廠因其工藝不同、所處地理位置、當?shù)亟?jīng)濟水平、氣候等外界環(huán)境的不同，具體操作參數(shù)值可能有所不同。同時改變操作條件、進水特性和DO濃度對直接和間接GHGs排放的影響發(fā)現(xiàn)，這些效應之間存在放大效應[50,78]。因此同時采用多種手段共同調整的形式會大大增加總體的減排效果。

除了核心運行參數(shù)的調整，主流傳統(tǒng)工藝與側流現(xiàn)代工藝（如厭氧氨氧化、短程硝化反硝化等）的結合[79]、以化學強化一級處理技術、高速活性污泥系統(tǒng)[80-82]為主的碳源和營養(yǎng)物質改向等先進工藝也是未來污水處理概念廠實現(xiàn)“碳中和”的重要手段。同時GHGs 的“變廢為寶”技術同樣不可忽視，CO2的固定、捕獲及電化學還原技術；CH4氣體的回收直接利用；N2O的分離純化、熱分解及催化分解技術[83]；污水源熱泵等不僅能有效降低GHGs 的排放量，還將產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益，可謂一舉兩得。

3 結語

綜上所述，污水處理廠雖是重要的GHGs來源之一，但其減排潛力也很顯著。通過分析GHGs的形成機理及對GHGs 排放影響較大的幾個運行工況，可以得出如下結論。

（1）CO2在污水處理的整個過程中均有產(chǎn)生，其來源于有機物分解和微生物生長過程中的呼吸作用，主要產(chǎn)生于污水處理廠的二級處理部分。在傳統(tǒng)的生物法處理污水工藝中是不可避免的產(chǎn)物，因而通過運行工況優(yōu)化來減排的潛力不大。

（2）產(chǎn)甲烷菌生長于厭氧環(huán)境中并且亞硝酸鹽對其有明顯的抑制作用，因而可以通過適當增加缺氧池的DO 濃度和間歇性投加100mg/L 左右濃度的亞硝酸鹽來有效抑制CH4的生成，減排潛力可觀且易于實現(xiàn)。

（3）N2O 的生成量隨DO 濃度和SRT 的增加而減少，但會導致電力消耗引起的間接排放量的增加，因此根據(jù)實際情況找到最適宜的DO 濃度和SRT 非常必要。此外，N2O的生成量隨亞硝酸鹽濃度的增加而增加，因此若通過添加亞硝酸鹽控制CH4生成時必須考慮N2O的增加量。

（4）目前許多污水處理廠在冬季都需要外加碳源來提高污水的可生化性，從GHGs減排的角度來看污水增加進水C/N可以減少污水處理部分直接排放的GHGs，但增加了污泥處理及間接排放的減排負擔和處理成本，因此在出水水質達標的情況下不提倡外加碳源。

盡管關于優(yōu)化核心運行參數(shù)來減少污水處理廠的GHGs排放已經(jīng)作了大量研究，但仍存在一些問題。這些研究多通過改變污水處理部分的其中兩三個條件來進行研究，或是研究運行參數(shù)變化對某一種GHGs（N2O或CH4）的研究，而對CO2的關注較少，同時總的GHGs對多種運行參數(shù)一起變化的響應也缺乏系統(tǒng)的研究；不同的處理工藝對運行條件變化的響應可能不同，單一工藝的研究不具說服力，同時大多研究在環(huán)境效益方面單純地關注出水水質或GHGs的排放，而沒有將二者統(tǒng)一起來進行優(yōu)化，研究缺乏完整性；N2O的生成過程和機理還存在爭議，尤其是硝化反硝化過程，這對污水處理廠GHGs的核算和減排措施的規(guī)劃帶來了挑戰(zhàn)；出水水質、經(jīng)濟效益、能源消耗和GHGs排放量之間存在此消彼長的關系，在它們之間找到一個平衡點以達到效益的最優(yōu)化非常必要。因此未來在進行相關研究的過程中需重點關注以下幾個方面：首先N2O 作為占比最大的GHGs 其產(chǎn)生機理尚未完全明確，有效脫氮的同時控制N2O產(chǎn)生量的方法還需進一步研究；再者在進行減排優(yōu)化建模時要同時考慮多個運行參數(shù)的變化和所有種類的GHGs 排放量，以尋求多個運行工況同時調整以達到最優(yōu)效果，為實際工況的調整提供更可靠的理論依據(jù)；除此之外，應該規(guī)范整個污水處理廠GHGs 的核算范圍，不可忽略管網(wǎng)和污泥處理部分，以免造成前面減排后面增負的局面；同時采用多目標優(yōu)化方法和全生命周期評價法進行完整的研究，避免顧此失彼的現(xiàn)象。