N_2O微电极法测定污水生物处理系统中的羟胺

羟胺(NH_2OH)是一种重要的硝化中间产物,其与污水生物处理系统氧化亚氮(N_2O)的产生密切相关,但目前仍缺乏一种可以简便、快速测定污水生物处理系统NH_2OH的方法。该研究在酸性条件下,以Fe~(3+)为氧化剂,通过将NH_2OH氧化为N_2O,采用N_2O微电极对N_2O浓度进行测定,进而间接测定污水生物处理系统的NH2OH浓度,并研究了亚硝酸根(NO_2~-)对测定结果的干扰以及干扰的消除方法。研究结果表明:(1)NO_2~-会干扰N_2O微电极法的NH_2OH测定结果。由于NO_2~-在酸性条件下会生成N_2O,将导致测定结果偏大;(2)当样品中NO_2~--N浓度低于10 mg/L时,向样品中加入0.1 m L 40 g/L的磺胺溶液,可以消除NO_2~-对测定结果的干扰。该方法可以快速、准确地测定污水生物处理系统的NH2OH浓度,对揭示污水生物处理系统NH_2OH对N_2O产生过程的作用机制有重要意义。     

废水生物脱氮过程中N2O排放数学模型研究进展

氧化亚氮(N₂O)的温室效应比CO₂强265倍,可从废水生物脱氮过程中产生并直接排放,如果不对其加以控制,会显著增加污水处理厂的碳足迹。N₂O排放的数学建模对于深入解析N₂O产生机制、量化N₂O排放、优化生物脱氮工艺和制定N₂O减排策略具有重要意义。结合当前国内外研究现状,阐述了废水生物脱氮过程中N₂O产生机制;归纳了基于不同机制建立的N₂O数学模型,包括氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)经过羟胺氧化途径和AOB反硝化途径产生N₂O模型、异养反硝化途径产生N₂O模型以及耦合AOB和异养反硝化细菌产生N₂O模型;总结了新型生物脱氮系统N₂O模型,实际工程应用情况及校准N₂O数学模型中存在的问题;并对今后N₂O数学模型的研究方向进行了展望。     

羟胺对氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的竞争性选择

有效抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)是实现稳定短程硝化的关键.使用运行方式为厌氧/好氧/缺氧(A/O/A)的SBR反应器,探究羟胺(NH_2OH)对氨氧化菌(AOB)和NOB的竞争性选择.在混合液NH_2OH浓度分别为3 mg·L~(-1)和5 mg·L~(-1)条件下采用不同处理频率观察短程硝化的启动情况.结果表明,每2个周期投加1次混合液浓度为5mg·L~(-1)的NH_2OH时,亚硝态氮积累率(NAR)在6 d内从0.1%增长到57.4%,并保持在(62.0±4. 6)%至实验结束;通过分析第6 d的典型周期中可以看出:好氧阶段结束时,氨氮浓度由26. 05 mg·L~(-1)降至8. 06 mg·L~(-1),同时生成9.02 mg·L~(-1)的亚硝态氮和6.70 mg·L~(-1)的硝态氮;AOB最大活性(rAOB)与NOB最大活性(rNOB)的比值从第1 d的1.05增长到第9 d的4.22;通过进一步qPCR分析可以看出:实验第9 d时, AOB与NOB丰度分别下降至处理前的30. 2%和19. 1%.因此,基于NH_2OH对AOB和NOB的竞争性选择有望为城市污水短程硝化的快速启动提供可能.     

进水碳氮比对脱氮污泥羟胺氧化酶活性及N_2O产生的影响

在以A/O方式运行的SBR工艺中,研究了3种不同进水碳氮比下硝化与反硝化过程中污泥羟胺氧化酶(HAO)活性变化、N2O的产生/释放规律及两者之间的关联性.结果表明,当C/N=3.5与C/N=9.5时,HAO平均酶活性分别为(283.77±19.64),(348.87±17.94)U/g MLSS,而C/N=6.5条件下的平均酶活性仅为(246.45±23.30)U/g MLSS,总体上3个条件下缺氧阶段HAO活性均较好氧阶段高;反应过程中HAO的活性变化趋势基本与气态N_2O释放速率、溶解态N_2O及亚硝氮的浓度变化趋势成正相关,在C/N=9.5下好氧段HAO活性与后三者呈现完全一致的变化规律.N_2O主要产生于好氧阶段进行的硝化过程,尤其是羟胺氧化是N_2O产生的主要环节;碳源相对不充分的条件下(如C/N=3.5),缺氧段N_2O的释放与HAO活性关系密切;碳源相对较充分的条件下,缺氧段N_2O的产生与HAO酶活性无明显关联.推测可能是因为缺乏电子受体NO_2~-而导致HAO酶未参与反应;在N_2O产生较多的条件下,HAO活性相对也较高.     

羟胺对一体式部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺的原位恢复及运行稳定性的影响

一体式部分亚硝化-厌氧氨氧化（CPNA）工艺的脱氮性能常因亚硝酸盐氧化菌（NOB）大量增殖导致的NO₃^--N积累而恶化.本研究通过连续试验考察长期低剂量投加羟胺（NH₂OH）对CPNA工艺原位恢复及其长期运行稳定性的影响.结果表明,低剂量投加NH₂OH（1.5 mg·L^-1）可快速原位恢复CPNA工艺,TN去除率在45 d内从18.6%恢复至82.2%,ΔNO₃^--N/ΔNH₄⁺-N比值从0.73±0.05下降至0.13±0.03;以相同方式在100 d内持续投加NH₂OH,CPNA工艺的TN去除率长期保持在82.2%±4.9%,ΔNO₃^--N/ΔNH₄⁺-N比值可长期稳定在0.13±0.03.16S rRNA高通量测序结果表明,羟胺投加期间,脱氮功能菌群变化显著,Nitrospira的丰度从28.22%下降到2.74%,厌氧氨氧化菌Candidatus Kuenenia丰度从初始的3.43%明显增长到22.86%.低剂量投加羟胺可有效促进CPNA工艺的快速原位恢复,并保持其长期稳定运行.     

基于生物膜耦合AOA的城镇生活污水深度脱氮工艺中试研究

针对缺氧-好氧-缺氧(AOA)工艺中后置缺氧区效率偏低的问题,通过耦合生物膜、投加羟胺及优化外回流比等方式,在不外加碳源的条件下开展了中试规模的低C/N污水深度脱氮实验,考察了后置缺氧区对强化脱氮的贡献,并分析了系统强化脱氮的实现途径.结果表明:在投加的羟胺质量浓度为5 mg·L-1、外回流比为140％的条件下,系统脱...     

致突变的致癌剂和非致癌剂在引发DNA股间交联上的显著差别

借碱洗脱法证明：具有致突变能力的致癌剂1，2－二溴乙烷和肼在经过代谢活化后，均剂理相关地引起L1210细胞中DNA的股间交联。相反，动物致癌试验表现阴性的突变剂溴乙烷，以及通过各种致癌动物试验均显示阴性的传统常用致突变剂羟胺，在代谢活化以后的同样条件下均不能引起L1210细胞中DNA的股间交联。这证明了双区理论的致癌观点，即致癌剂必须是双官能烷化剂，其同时引起互补碱对的交联将引起癌变。相反，股内单一碱基的变异则可能引起致突变作用。并用APCI／SIM（大气压化学电离／选择离子质谱）证明：1，2－二溴乙烷与DNA碱基对的模型反应，与致突实验一致主要引起G－C对的交联和发生G－C→A－T突变。     

Cu循环催化羟胺与氧气反应降解甲基橙

为研究Cu/O₂/HA(HA为盐酸羟胺)体系的氧化能力,以MO(甲基橙)为目标物,对该体系生成·OH(羟基自由基)的过程及机理进行了探讨,并分别考察了HA投加量(以c计)、pH、Cu(Ⅱ)投加量(以c计)和O₂通量对MO降解的影响. 结果表明:Cu能够有效催化HA与O₂的反应,生成大量H₂O₂,并进一步生成·OH,有效降解MO. HA投加量越高,MO降解率越高,但过高的HA投加量在初始阶段会对MO的降解形成抑制,最佳HA投加量为3 mmol/L;受到HA质子化的影响,反应的最适pH约为5.5;由于Cu(OH)₂不利于催化HA与O₂的反应,最佳Cu(Ⅱ)投加量为20 μmol/L;O₂通量对MO的降解影响较小,最佳O₂通量为0.15 L/min;Cu/O₂/HA体系降解MO的初始阶段符合一级动力学模型. 研究显示,Cu/O₂/HA体系具有良好的氧化能力,能够有效降解水中的MO,最佳反应条件下MO降解率达86.5%.      

羟胺抑制协同pH调控对人工快渗系统短程硝化的影响

针对人工快渗系统(CRI)总氮去除率低的问题,研究了羟胺抑制协同pH调控对人工快渗系统实现由全程硝化向短程硝化转化的可行性,探讨了其对系统内氮素污染物迁移转化和硝化功能菌空间分布及活性的影响.结果表明,0.5 mmol·L~(-1)羟胺连续添加13 d后可实现CRI系统短程硝化的快速启动,氨氮去除率、亚硝氮积累率分别为91.1%、77.9%,经16 d不添加羟胺运行后氨氮去除率、亚硝氮积累率分别降低3.9%、9.8%,此时调控进水pH至8.4,氨氮去除率和亚硝氮积累率均超过90%,CRI系统短程硝化效果显著且稳定性较高.羟胺对硝化菌具有选择性抑制,对AOB和NOB产生明显抑制的浓度分别为0.7、0.5 mmol·L~(-1),羟胺浓度为1.0 mmol·L~(-1)时AOB和NOB活性均被严重抑制且解抑较难;pH调控对短程硝化的影响主要与游离氨(FA)的抑制作用有关,对AOB和NOB产生明显抑制的FA浓度分别为26.5、5.6 mg·L~(-1),NOB比AOB对FA的敏感性更高.     

五氟苄基羟胺衍生与GC/MS联用分析大气中的单羰基化合物和多羰基化合物

利用涂布五氟苄基羟胺（PFBHA）的Tenax-TA作为固体吸附剂,采取主动采样的方式采集大气中羰基化合物,再经溶剂洗脱和氮吹浓缩后用气相色谱/质谱（GC/MS）分析,成功检测到14种单羰基化合物和2种二羰基化合物（乙二醛与甲基乙二醛）.研究表明：在吸附剂的装载量为50mg的前提下,当衍生剂的涂布量为260nmol,采集流速为50mL·min^-1时,采集效果最佳.羰基化合物的检测限、平行样的相对标准偏差和样品的加标回收率范围分别为0.54～3.83ng·m^-3、1.0%～14.2%、89.2%～113.8%.该方法在实际大气样品中合适的采样时间为0.5～8.0h.利用此法对上海市宝山区大气中羰基化合物进行了检测,成功检测到16种羰基化合物,且具有明显的日变化趋势.