EZ1301 硝氮和亞硝氮分析儀在厭氧氨氧化工藝中的應(yīng)用
當(dāng)前許多污水處理廠都有污泥消化單元。污泥消化罐會對初沉和二沉污泥進(jìn)行厭氧處理,并為用戶提供源源不斷的沼氣。但當(dāng)把消化罐中的污泥排出處理時,就會產(chǎn)生污泥消化液。由于污泥消化液被高度濃縮,富含氨氮,通常這一路廢水會回流至污水處理廠的進(jìn)口處再進(jìn)行循環(huán)處理。
在實際操作中,有時也會將一些其他材料(如:工業(yè)污泥)加入到消化罐中,此時,污泥濃縮液中的氨氮濃度可以達(dá)到4000mg/L。在傳統(tǒng)硝化作用下,1g氨氮需要消耗高達(dá)7g堿度,并需要支持反硝化脫氮過程的大量碳源。這么高濃度的氨氮通過傳統(tǒng)生物法進(jìn)行處理十分困難,通常無法保證污水廠穩(wěn)定的處理效果。
市場上有幾家可以提供成熟的污泥濃縮液處理工藝的供應(yīng)商,其中某公司的污泥濃縮液處理工藝叫做ANITA™ Mox。ANITA™ Mox通過一級反硝化MBBR或Hybas工藝可以去除90%以上的氨氮和75%-85%的總氮。此工藝的核心之一在于厭氧氨氧化菌,通過好氧短程亞硝化和厭氧氨氧化階段完成高效的脫氮過程。以上兩個步驟都在生物膜工藝的不同層完成,好氧亞硝化在生物膜外層完成,厭氧氨氧化在內(nèi)層完成。
圖1:生物膜的好氧/厭氧區(qū)
為了優(yōu)化和控制厭氧氨氧化過程,就需要實時在線監(jiān)測氨氮、亞硝氮和硝氮等參數(shù)。在ANITA™ Mox工藝前段通常會有一個緩沖罐來收集濃縮液,然后根據(jù)當(dāng)前負(fù)荷情況進(jìn)行調(diào)控后續(xù)的脫氮過程,在此過程中,負(fù)荷和控制至關(guān)重要。如果反應(yīng)器進(jìn)水負(fù)荷過高,亞硝氮的生成速度將快于厭氧氨氧化菌轉(zhuǎn)化亞硝氮為游離氮和水的速度,當(dāng)亞硝氮持續(xù)積累過高時,就會殺死厭氧氨氧化細(xì)菌。據(jù)了解,當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的亞硝氮濃度達(dá)到20~40mg/L時,細(xì)菌將會死亡。
在這個過程中,并不是所有的都會按照期望轉(zhuǎn)化為亞硝氮,大約10%的進(jìn)水氨氮將轉(zhuǎn)化為硝氮。因此,如果濃度為1000mg/L的NH4-N,則預(yù)計約為100mg/L 的硝氮將從反應(yīng)器排出。亞硝氮的控制目標(biāo)是盡可能接近零。
在測流厭氧氨氧化工藝中,紫外吸收法原理的硝氮和亞硝氮分析儀并不適用,主要有兩個原因:
如需準(zhǔn)確測量,亞硝氮濃度最好高于硝氮濃度,但在測流厭氧氨氧化過程中并非如此。
縮液中氨氮的10%將轉(zhuǎn)化為硝氮,硝氮的濃度和能夠檢測到的峰值很高。目前,市場上沒有供應(yīng)商能夠通過紫外吸收技術(shù)覆蓋如此高硝氮峰值負(fù)荷。
應(yīng)用情況
在ANITA™ Mox項目中,進(jìn)入反應(yīng)器的濃縮液中氨氮濃度高達(dá)3500mg/L。這將有10%或高達(dá)350mg/L的硝氮產(chǎn)生。
我們能夠提供給客戶的解決方案是EZ1300硝氮和亞硝氮分析儀與外置稀釋預(yù)處理的組合方案。在項目最開始只是一個測試,因為工藝參數(shù)的量程實在極高,目前沒有在線監(jiān)測技術(shù)能夠直接測量。
圖2:某公司厭氧氨氧化工藝:ANITATMMOX
為了應(yīng)對高濃度的工況,項目組最終選擇了100倍的儀器內(nèi)部稀釋與35倍的外部稀釋相結(jié)合的解決方案。最終提供給客戶的方案為:水樣經(jīng)預(yù)處理和稀釋后供EZ1301使用,EZ130測量硝氮和亞硝氮。稀釋水位去離子水。
圖3:EZ分析儀與稀釋裝置
總結(jié)
EZ1301已經(jīng)在瑞典進(jìn)行了調(diào)試和測試,并被安裝到集裝箱中。它由某公司運送給最終客戶,現(xiàn)在正在那里使用。
對于本應(yīng)用案例來說,將100倍內(nèi)部稀釋和35倍外部稀釋相結(jié)合的方案實屬例外。通常我們不會推薦這樣做,因為這會放大測量誤差。且目前市場上沒有更好的技術(shù)和解決方案。
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