EZ1301 硝氮和亞硝氮分析儀在厭氧氨氧化工藝中的應用

背景介紹

當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行厭氧處理，并為用戶提供源源不斷的沼氣。但當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口處再進行循環(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到4000mg/L。在傳統(tǒng)硝化作用下，1g氨氮需要消耗高達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)當前負荷情況進行調(diào)控后續(xù)的脫氮過程，在此過程中，負荷和控制至關重要。如果反應器進水負荷過高，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，當亞硝氮持續(xù)積累過高時，就會殺死厭氧氨氧化細菌。據(jù)了解，當反應器內(nèi)的亞硝氮濃度達到20~40mg/L時，細菌將會死亡。

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%的進水氨氮將轉(zhuǎn)化為硝氮。因此，如果濃度為1000mg/L的NH4-N，則預計約為100mg/L 的硝氮將從反應器排出。亞硝氮的控制目標是盡可能接近零。

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，市場上沒有供應商能夠通過紫外吸收技術覆蓋如此高硝氮峰值負荷。

應用情況

在ANITA? Mox項目中，進入反應器的濃縮液中氨氮濃度高達3500mg/L。這將有10%或高達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)測技術能夠直接測量。

                                    圖2：某公司厭氧氨氧化工藝：ANITATMMOX

為了應對高濃度的工況，項目組最終選擇了100倍的儀器內(nèi)部稀釋與35倍的外部稀釋相結合的解決方案。最終提供給客戶的方案為：水樣經(jīng)預處理和稀釋后供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

EZ1301已經(jīng)在瑞典進行了調(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。

對于本應用案例來說，將100倍內(nèi)部稀釋和35倍外部稀釋相結合的方案實屬例外。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和解決方案。