氧化亚氮（N2O）是一种强力的温室气体，对环境有着多方面的影响，能够吸收中心波长为7.78、8.56、16.98um的长波红外辐射，从而产生温室效应。其全球升温潜能（GWP）分别为二氧化碳190-270倍、甲烷的4~21倍，对全球温室效应的贡献约占大气中的体积分数每增加一倍，将会使全球地表气温平均上升0.4°。目前很多研究表明，污水生物脱氮除憐过程中将会产生大量温室气体氧化亚氮，污水处理过程的年释放量为0.3~3.0*1012kg/a，占全球总释放量的2.5%~25%。本论文研究了采用一种新的基于微电极系统在线监测系统测试污水处理过程中的氧化亚氮气体含量的测定方法的研究，并且和其他测试氧化亚氮的方法（气相色谱法、商业化的气体检测法）进行了相应的对比研究。


Unisense微电极系统应用


对微电极的预极化。提前12小时，打开微电极主机，插上电极，将极化电压调到开始，过夜极化，将室内温度控制在25度。将准备好的含有氧化亚氮饱和液的溶液0.1ml、0.2ml、0.5ml、以及2ml的N2O饱和水溶液加入到较量瓶中，放入电极，待信号稳定后测定，获取N2O的标准曲线。将电极放在反应器中固定，进行在线测定。曝气阶段，每间隔一段时间，放入电极进行测定。


实验结果：应用了Unisense微电极系统实现了对于气体氧化亚氮的测试，Unisense微电极系统常常应用于溶液中的氧化亚氮的测试，本论文第一次应用unisense微电极系统对于废水处理过程中产生氧化亚氮气体的测试，并且与商业化的气体检测法和气相色谱法测试氧化亚氮气体的方法进行对比，通过对比发现，使用unisense微电极系统测试SDR污水反应器中释放出的氧化亚氮气体的浓度的准确性很高，从而能够使用一种简单的测试手段可以实现对于污水溶液中的氧化亚氮和污水中释放的氧化亚氮气体的含量的测定。

图1、微电极系统及其在污水处理中检测氧化亚氮的应用。图A指的是实验中所使用的氧化亚氮微电极。图B、C表示的是检测污水中的氧化亚氮的实验设置图。

图2、应用四根不同的微电极在10-35温度下测试不同浓度范围下的氧化亚氮的浓度与预测的氧化亚氮浓度之间的关系。其中黑色实心的图像表示的是实际测试的，空心的图像表示的是预测的氧化亚氮的浓度。○●（0）▲△（10.2）◆◇（25.5）□■（40.3）▽▼（50.1）。

图3、采用微电极法测试五种不同混合比例气体中氧化亚氮浓度随温度（10-35度）的变化情况，其中sensor1、2、3、4指的是所采用的四根不同的电极。●(0pmv)▲（50.1ppmv）、▽(10.2ppmv)◇(40.3ppmv)■(25.5ppmv)。从图中可以看出，随着温度的升高，测试氧化亚氮的电信号值呈线性的增加。

图4、在25度环境下使用两种不同方法测试废水中的氧化亚氮，其中Sensor1A 2A表示的是采用了Unisense微电极系统测试氧化亚氮的气体与传统的在线分析氧化亚氮所测试的氧化亚氮气体之间的线性相关系数，Sensor1B、2B表示的是采用了气相色谱法测试氧化亚氮与微电极系统测试氧化亚氮气体浓度之间的线性相关系数。从图中对比可以看出，使用unisense微电级系统测试氧化亚氮与传统的在线分析氧化亚氮测试的氧化亚氮气体浓度的线性相关不错，达到了0.999。

图5、所测试气体的湿度（A）以及气压（B）对于微电级测试氧化亚氮气体的浓度影响。其中湿度都是小于0.63%。从图上可以看出，湿度对于使用微电极系统测试氧化亚氮浓度值的影响不是很大，气体压力影响也是一样，影响较小。这也看出微电极测试氧化亚氮的方法优于传统的商业化气体分析法，传统的气体分析法需要对所测试的气体除湿。

图6、两个不同的污水处理序列式反应器（SBR）中氧化亚氮的测试。其中图A表示的是反应器中加的是亚硝酸盐氧化细菌（NOB）、图B指的是反应器中加的氨氧化细菌（AOB）。其中灰色线表示的是使用微电极系统法、黑色线表示的是商业化气体分析法、白色圆圈表示的是气相色谱分析法。


结论：经济的迅速发展，人类活动的不断增加，含氮、磷污水排放急剧增加。过多的氮、磷等无机营养物排入水体，引起藻类和其它水生植物大量繁殖，造成水质恶化，加速水体老化，引起水体富营养化，目前越来越多的人关注污水处理。氧化亚氮（N2O）是一种强力的温室气体，对环境有着多方面的影响，能够吸收中心波长为7.78、8.56、16.98um的长波红外辐射，从而产生温室效应。污水生物脱氮除憐过程中将会产生大量温室气体氧化亚氮。本论文开发了一种新的基于SBR法的污水处理过程中的氧化亚氮的检测方法，研究发现使用unisense微电极系统可以实现对于污水溶液中以及污水中释放的氧化亚氮的气体的检测，并且与常规商业化的气体检测法测试的结果进行比较发现，使用微电极的方法所测试的数据很准确，与常规的气体检测法测试的值几乎一样，这说明了这种测试方法的准确性，这也说明使用unisense微电极系统可实现对于污水处理研究过程的氧化亚氮气体的在线监测，该方法简单实用，并且还能够测试溶液中的氧化亚氮气体，这就说明unisense系统可以在污水处理行业中存在着非常好的前景应用。