Quantification of Gaseous Nitroud Acid (HONO) Emission from Activated Sludge and Clarification of its Mechanism

活性污泥中气态亚硝酸 (HONO) 排放的定量及其机理的阐明

基本信息

批准号：
19K24385
负责人：
峰島知芳
金额：
$ 1.83万
依托单位：
International Christian University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-02-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K24385/
关键词：
活性汚泥亜硝酸 HONO 硝化脱窒 NO2-nitrite 嫌気下水処理場硝化・脱窒

项目摘要

気相亜硝酸 (HONO)は大気中でOHの前駆体である為、HONOの挙動を研究することはOHの濃度を推定するのに有用である。HONOの日中における放出源が未解明であり、土壌からのHONO放出である可能性が示唆されている。本研究では、まず、土壌の代わりに菌の集合体である活性汚泥を用いて、好気条件におけるHONO放出と活性汚泥中に存在する化学物質の濃度の関係を調べることを目的として実験を行った。硝化菌・脱窒菌の働きと、化学物質の濃は密接に関連している。HONOの発生量と共に、全炭素濃度(TC)、全窒素濃度(TN)、アンモニウムイオン濃度(NH4+)、亜硝酸イオン濃度(NO2-)、硝酸イオン濃度(NO3-)を計測した。結果、好気条件においてTCとHONO放出が関係することが確認された。活性汚泥への栄養投入から0~3 時間後に最大のHONO放出量である156.4 ng/m2/sが確認されて、この時TCの減少量も最大であり18.7 mg/L減少した。一方でTNはあまり減少せず、HONO放出量との強い関連が見られなかった。活性汚泥中の無機窒素は、NO2-とNH4+の濃度は餌投入後2時間から若干減少することが確認されたが、HONO放出量とは強い相関がみられなかった。NO3-の濃度は正確に測定することができなかったが、NH4+とNO2-の減少分がNO3-に変化することを考えると増加することが推測される。また、HONOの高分解能測定では最初の1時間において最大のHONO放出量である50.4 ng/m2/sが確認され、その後は時間が経つにつれてHONO放出量は少なくなっていった。また、嫌気条件の長さを変化させ、ADAMDを用いてHONO発生量を計測した。今後は、NOやN2Oとの発生のタイミングの比較、アクティブな菌叢を解析することにより、HONO発生のメカニズムを明らかにしていく予定である。

气相亚硝酸盐 (HONO) 是大气中 OH 的前体，因此研究 HONO 的行为对于估计 OH 的浓度很有用。白天 HONO 排放的来源尚不清楚，有人认为 HONO 可能是从土壤中释放的。在本研究中，我们首先使用活性污泥（细菌的集合体）代替土壤进行了实验，目的是研究好氧条件下 HONO 释放与活性污泥中 Ta 化学物质浓度之间的关系。硝化和反硝化细菌的功能与化学物质的浓度密切相关。除了HONO产生量之外，还测量了总碳浓度(TC)、总氮浓度(TN)、铵离子浓度(NH4+)、亚硝酸根离子浓度(NO2-)和硝酸根离子浓度(NO3-)。结果证实TC和HONO释放在有氧条件下是相关的。 HONO释放量最大，为156.4 ng/m2/s，出现在养分输入活性污泥后0～3 h，此时TC下降量也最大，下降了18.7 mg/L。另一方面，TN 没有减少太多，并且与 HONO 释放没有明显的关系。关于活性污泥中的无机氮，已证实NO2-和NH4+的浓度从投料后2小时起略有下降，但与HONO释放量没有观察到很强的相关性。 NO3-的浓度无法准确测量，但考虑到NH4+和NO2-的减少变为NO3-，推测NO3-的浓度会增加。此外，HONO的高分辨率测量证实，第一小时内HONO的最大释放量为50.4 ng/m2/s，随后HONO的释放量随着时间的推移而减少。此外，改变厌氧条件的长度并使用 ADAMD 测量产生的 HONO 量。未来，我们计划通过比较NO和N2O的产生时间并分析活性细菌菌群来阐明HONO的产生机制。