當(dāng)前許多污水處理廠都有污泥消化單元。污泥消化罐會(huì)對(duì)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(shí)，就會(huì)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(huì)回流至污水處理廠的進(jìn)口處再進(jìn)行循環(huán)處理。
在實(shí)際操作中，有時(shí)也會(huì)將一些其他材料（如：工業(yè)污泥）加入到消化罐中，此時(shí)，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(guò)程的大量碳源。這么高濃度的氨氮通過(guò)傳統(tǒng)生物法進(jìn)行處理十分困難，通常無(wú)法保證污水廠穩(wěn)定的處理效果。
市場(chǎng)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(guò)一級(jí)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(guò)好氧短程亞硝化和厭氧氨氧化階段完成高效的脫氮過(guò)程。以上兩個(gè)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(guò)程，就需要實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)氨氮、亞硝氮和硝氮等參數(shù)。在ANITA™ Mox工藝前段通常會(huì)有一個(gè)緩沖罐來(lái)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(guò)程，在此過(guò)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(guò)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(guò)高時(shí)，就會(huì)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(shí)，細(xì)菌將會(huì)死亡。
在這個(gè)過(guò)程中，并不是所有的都會(huì)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(jì)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(cè)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(gè)原因：
如需準(zhǔn)確測(cè)量，亞硝氮濃度最好高于硝氮濃度，但在測(cè)流厭氧氨氧化過(guò)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(cè)到的峰值很高。目前，市場(chǎng)上沒(méi)有供應(yīng)商能夠通過(guò)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(xiàng)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(xiàng)目最開(kāi)始只是一個(gè)測(cè)試，因?yàn)楣に噮?shù)的量程實(shí)在極高，目前沒(méi)有在線監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠直接測(cè)量。
圖2：某公司厭氧氨氧化工藝：ANITATMMOX
為了應(yīng)對(duì)高濃度的工況，項(xiàng)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(cè)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(cè)試，并被安裝到集裝箱中。它由某公司運(yùn)送給最終客戶，現(xiàn)在正在那里使用。
對(duì)于本應(yīng)用案例來(lái)說(shuō)，將100倍內(nèi)部稀釋和35倍外部稀釋相結(jié)合的方案實(shí)屬例外。通常我們不會(huì)推薦這樣做，因?yàn)檫@會(huì)放大測(cè)量誤差。且目前市場(chǎng)上沒(méi)有更好的技術(shù)和解決方案。
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