氧化亞氮（N2O）是一種強力的溫室氣體，對環(huán)境有著多方面的影響，能夠吸收中心波長為7.78、8.56、16.98um的長波紅外輻射，從而產(chǎn)生溫室效應(yīng)。其全球升溫潛能（GWP）分別為二氧化碳190-270倍、甲烷的4~21倍，對全球溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)約占大氣中的體積分?jǐn)?shù)每增加一倍，將會使全球地表氣溫平均上升0.4°。目前很多研究表明，污水生物脫氮除憐過程中將會產(chǎn)生大量溫室氣體氧化亞氮，污水處理過程的年釋放量為0.3~3.0*1012kg/a，占全球總釋放量的2.5%~25%。本論文研究了采用一種新的基于微電極系統(tǒng)在線監(jiān)測系統(tǒng)測試污水處理過程中的氧化亞氮氣體含量的測定方法的研究，并且和其他測試氧化亞氮的方法（氣相色譜法、商業(yè)化的氣體檢測法）進(jìn)行了相應(yīng)的對比研究。

Unisense微電極系統(tǒng)應(yīng)用

對微電極的預(yù)極化。提前12小時，打開微電極主機，插上電極，將極化電壓調(diào)到開始，過夜極化，將室內(nèi)溫度控制在25度。將準(zhǔn)備好的含有氧化亞氮飽和液的溶液0.1ml、0.2ml、0.5ml、以及2ml的N2O飽和水溶液加入到較量瓶中，放入電極，待信號穩(wěn)定后測定，獲取N2O的標(biāo)準(zhǔn)曲線。將電極放在反應(yīng)器中固定，進(jìn)行在線測定。曝氣階段，每間隔一段時間，放入電極進(jìn)行測定。

實驗結(jié)果：應(yīng)用了Unisense微電極系統(tǒng)實現(xiàn)了對于氣體氧化亞氮的測試，Unisense微電極系統(tǒng)常常應(yīng)用于溶液中的氧化亞氮的測試，本論文第一次應(yīng)用unisense微電極系統(tǒng)對于廢水處理過程中產(chǎn)生氧化亞氮氣體的測試，并且與商業(yè)化的氣體檢測法和氣相色譜法測試氧化亞氮氣體的方法進(jìn)行對比，通過對比發(fā)現(xiàn)，使用unisense微電極系統(tǒng)測試SDR污水反應(yīng)器中釋放出的氧化亞氮氣體的濃度的準(zhǔn)確性很高，從而能夠使用一種簡單的測試手段可以實現(xiàn)對于污水溶液中的氧化亞氮和污水中釋放的氧化亞氮氣體的含量的測定。

圖1、微電極系統(tǒng)及其在污水處理中檢測氧化亞氮的應(yīng)用。圖A指的是實驗中所使用的氧化亞氮微電極。圖B、C表示的是檢測污水中的氧化亞氮的實驗設(shè)置圖。

圖2、應(yīng)用四根不同的微電極在10-35溫度下測試不同濃度范圍下的氧化亞氮的濃度與預(yù)測的氧化亞氮濃度之間的關(guān)系。其中黑色實心的圖像表示的是實際測試的，空心的圖像表示的是預(yù)測的氧化亞氮的濃度?！稹瘢?）▲△（10.2）◆◇（25.5）□■（40.3）▽▼（50.1）。

圖3、采用微電極法測試五種不同混合比例氣體中氧化亞氮濃度隨溫度（10-35度）的變化情況，其中sensor1、2、3、4指的是所采用的四根不同的電極?！?0pmv)▲（50.1ppmv）、▽(10.2ppmv)◇(40.3ppmv)■(25.5ppmv)。從圖中可以看出，隨著溫度的升高，測試氧化亞氮的電信號值呈線性的增加。

圖4、在25度環(huán)境下使用兩種不同方法測試廢水中的氧化亞氮，其中Sensor1A 2A表示的是采用了Unisense微電極系統(tǒng)測試氧化亞氮的氣體與傳統(tǒng)的在線分析氧化亞氮所測試的氧化亞氮氣體之間的線性相關(guān)系數(shù)，Sensor1B、2B表示的是采用了氣相色譜法測試氧化亞氮與微電極系統(tǒng)測試氧化亞氮氣體濃度之間的線性相關(guān)系數(shù)。從圖中對比可以看出，使用unisense微電級系統(tǒng)測試氧化亞氮與傳統(tǒng)的在線分析氧化亞氮測試的氧化亞氮氣體濃度的線性相關(guān)不錯，達(dá)到了0.999。

圖5、所測試氣體的濕度（A）以及氣壓（B）對于微電級測試氧化亞氮氣體的濃度影響。其中濕度都是小于0.63%。從圖上可以看出，濕度對于使用微電極系統(tǒng)測試氧化亞氮濃度值的影響不是很大，氣體壓力影響也是一樣，影響較小。這也看出微電極測試氧化亞氮的方法優(yōu)于傳統(tǒng)的商業(yè)化氣體分析法，傳統(tǒng)的氣體分析法需要對所測試的氣體除濕。

圖6、兩個不同的污水處理序列式反應(yīng)器（SBR）中氧化亞氮的測試。其中圖A表示的是反應(yīng)器中加的是亞硝酸鹽氧化細(xì)菌（NOB）、圖B指的是反應(yīng)器中加的氨氧化細(xì)菌（AOB）。其中灰色線表示的是使用微電極系統(tǒng)法、黑色線表示的是商業(yè)化氣體分析法、白色圓圈表示的是氣相色譜分析法。

結(jié)論：經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人類活動的不斷增加，含氮、磷污水排放急劇增加。過多的氮、磷等無機營養(yǎng)物排入水體，引起藻類和其它水生植物大量繁殖，造成水質(zhì)惡化，加速水體老化，引起水體富營養(yǎng)化，目前越來越多的人關(guān)注污水處理。氧化亞氮（N2O）是一種強力的溫室氣體，對環(huán)境有著多方面的影響，能夠吸收中心波長為7.78、8.56、16.98um的長波紅外輻射，從而產(chǎn)生溫室效應(yīng)。污水生物脫氮除憐過程中將會產(chǎn)生大量溫室氣體氧化亞氮。本論文開發(fā)了一種新的基于SBR法的污水處理過程中的氧化亞氮的檢測方法，研究發(fā)現(xiàn)使用unisense微電極系統(tǒng)可以實現(xiàn)對于污水溶液中以及污水中釋放的氧化亞氮的氣體的檢測，并且與常規(guī)商業(yè)化的氣體檢測法測試的結(jié)果進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，使用微電極的方法所測試的數(shù)據(jù)很準(zhǔn)確，與常規(guī)的氣體檢測法測試的值幾乎一樣，這說明了這種測試方法的準(zhǔn)確性，這也說明使用unisense微電極系統(tǒng)可實現(xiàn)對于污水處理研究過程的氧化亞氮氣體的在線監(jiān)測，該方法簡單實用，并且還能夠測試溶液中的氧化亞氮氣體，這就說明unisense系統(tǒng)可以在污水處理行業(yè)中存在著非常好的前景應(yīng)用。