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德國(guó)WTW Ammolyt氨氮傳感器厭氧氨氧化應(yīng)用
厭氧氨氧化概述
早在1976年，Broda預(yù)言在自然界中存在一種以NO-2或NO-3作為電子受體把NH+4氧化成N2的化能自養(yǎng)型細(xì)菌.直到1995年，Mulder等處理酵母廢水的反硝化流化床反應(yīng)器內(nèi)發(fā)現(xiàn)了NH+4消失的現(xiàn)象，從而證實(shí)了厭氧氨氧化反應(yīng)的存在.
厭氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation，Anammox)是在缺氧條件下以亞硝酸鹽(NO-2)為電子受體將氨(NH+4)轉(zhuǎn)化成氮?dú)?N2)，同時(shí)伴隨著以亞硝酸鹽為電子供體固定CO2并產(chǎn)生硝酸鹽(NO-3)的生物過(guò)程.執(zhí)行該過(guò)程的微生物稱之為厭氧氨氧化菌(Anaerobic ammonium oxidation bacteria，AAOB)，其化學(xué)計(jì)量學(xué)方程式如下：
1NH+4+1.32NO-2+0.066HCO-3+0.13H+→ 1.02N2+0.26NO-3+0.066CH2O0.5N0.15+2.03H2O
由于氨氧化細(xì)菌(Ammonium oxidation bacteria，AOB)可將氨氧化成亞硝酸鹽，為AAOB提供基質(zhì)，所以目前對(duì)厭氧氨氧化工藝的應(yīng)用通常與短程硝化(亞硝化)在一起. 圖 2為亞硝化-厭氧氨氧化工藝與傳統(tǒng)的硝化-反硝化工藝的對(duì)比，通過(guò)對(duì)比可知亞硝化-厭氧氨氧化工藝具有如下優(yōu)點(diǎn)：
圖 2 硝化-反硝化工藝與亞硝化-厭氧氨氧化工藝的比較
①厭氧氨氧化在缺氧條件下進(jìn)行，無(wú)需氧氣的供應(yīng)，可節(jié)省62.5%的能源消耗.
?、趨捬醢毖趸詿o(wú)機(jī)碳(CO2或HCO-3)為碳源，無(wú)需投加有機(jī)碳，大大節(jié)省了碳源.
③亞硝化-厭氧氨氧化所產(chǎn)生的CO2與普通的硝化-反硝化系統(tǒng)相比減少90%.
?、蹵AOB生長(zhǎng)緩慢、產(chǎn)率低，因此工藝剩余污泥量少，污泥處置費(fèi)用低.
⑤厭氧氨氧化氮去除率及氮去除負(fù)荷較高，從而能夠減少工藝占地面積，降低工藝基建成本.
氨氮傳感器技術(shù)參數(shù)：
型號(hào) | AmmoLyt Plus 700IQ VARiON Plus 700IQ | NitraLyt Plus 700IQ VARiON Plus 700IQ |
測(cè)量參數(shù) | 氨氮測(cè)量 | 硝氮測(cè)量 |
測(cè)量原理 | 使用參比電極和離子選擇電極進(jìn)行電位測(cè)量；內(nèi)置微處理器，二芯屏蔽線包含電源和數(shù)據(jù)傳輸 | |
離子電極： 參考電極 工作電極 補(bǔ)償電極 |
VARiON® Plus Ref VARiON® Plus NH4 VARiON® Plus K |
VARiON® Plus Ref VARiON® Plus NO3 VARiON® Plus Cl |
測(cè)試量程/分辨率 | NH4-N: 1…1000mg/l / 1mg/l 0.1…100mg/l / 0.1mg/l NH4+: 1…1290mg/l / 1mg/l 0.1…129.0mg/l / 0.1mg/l K+: 1…1000mg/l / 1mg/l | NO3-N： 1…1000mg/l / 1mg/l 0.1…100mg/l / 0.1mg/l NO3-： 5…4500mg/l / 1mg/l 0.5…450.0mg/l / 0.1mg/l Cl- : 1…1000mg/l / 1mg/l |
主要干擾物 | 鉀離子：0-1000mg/l K+ | 氯離子：0-1000mg/l Cl- |
補(bǔ)償方式 | 自動(dòng)（安裝相應(yīng)離子電極）或手動(dòng)補(bǔ)償 | 自動(dòng)（安裝相應(yīng)離子電極）或手動(dòng)補(bǔ)償 |
溫度測(cè)試 | 內(nèi)置NTC溫度探頭 | |
溫度補(bǔ)償 | 自動(dòng)補(bǔ)償0℃…+40℃ | |
校正方法 | 標(biāo)準(zhǔn)液2點(diǎn)校正，或現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際水樣標(biāo)定(常用) | |
周邊條件 | 操作溫度：0℃…+40℃，貯存溫度：0℃…+40℃ | |
pH范圍 | pH 4 … pH 8.5 | pH 4 … pH 11 |
準(zhǔn)確度 | ±5%測(cè)試值或±0.2 mg/l標(biāo)準(zhǔn)液 | |
工作壽命 | 18個(gè)月(在污水廠環(huán)境下測(cè)試得出的數(shù)據(jù)) | |
機(jī)械構(gòu)造 | 保護(hù)帽：POM 電極體及溫度探頭：V4A不銹鋼1.4571 電極連接頭：POM，保護(hù)等級(jí)：IP 68 | |
zui大壓力 | 0.2bar（包括SACIQ電極接線電纜；安裝電極后） | |
插入深度 | zui小30mm，zui大2m | |
功耗 | 0.2W | |
免校正的測(cè)試
在安裝上相應(yīng)的離子電極后，Ammolyt plus /NitraLyt plus /VARiON plus 700 IQ 傳感器可以馬上測(cè)試，無(wú)需校正。如果要求比較嚴(yán)格，只需執(zhí)行“現(xiàn)場(chǎng)水樣標(biāo)定”就行了，非常簡(jiǎn)單，傳感器無(wú)需從水樣中取出。用戶只需定時(shí)跟實(shí)驗(yàn)室光度法比較，如果有偏差，再執(zhí)行“現(xiàn)場(chǎng)水樣標(biāo)定”就行了。除了現(xiàn)場(chǎng)水樣標(biāo)定外，還可選擇標(biāo)準(zhǔn)溶液2點(diǎn)校正（注：通常是不需要的）。通過(guò)校正，系統(tǒng)自動(dòng)評(píng)估各種電極的2個(gè)性能指標(biāo)，即漂移電位和斜率。如果這2個(gè)指標(biāo)落在許可范圍內(nèi)，則表明校正是成功的。許可范圍為
斜率：50…70 mV；零點(diǎn)漂移電位：-45…+45 mV。
測(cè)量原理
離子選擇電極法ISE從原理上來(lái)說(shuō)，可以使儀器的構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，測(cè)量可以達(dá)到快速反應(yīng)，然而當(dāng)1991年氨離子測(cè)試方法出現(xiàn)的時(shí)候，它只能應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室分析，因?yàn)椴僮髡咝枰獡碛刑囟ǖ牟僮骷记?、?yán)格預(yù)處理樣品、調(diào)節(jié)溶液的離子強(qiáng)度、保持恒溫測(cè)試等。當(dāng)時(shí)普遍認(rèn)為離子選擇電極法不適合在線監(jiān)測(cè)。
但在2002年情況有了質(zhì)的變化，WTW成功研制發(fā)布了AmmoLyt氨離子在線選擇電極法分析儀，這使用了特殊材料制品的電極膜，電解液及反應(yīng)電極，以及為避免鉀離子對(duì)銨根離子測(cè)量的干擾，在測(cè)量電極中，還設(shè)置有專門(mén)的鉀離子測(cè)量電極，通過(guò)矩陣式補(bǔ)償方法，來(lái)補(bǔ)償并消除干擾離子的影響。該電極因?yàn)榭梢院芎玫难a(bǔ)償處理干擾，從而可以直接投入到污水的曝氣池中使用，測(cè)量氨氮的濃度。
ISE離子選擇電極采用電位感測(cè)原理，如圖2所示，通常離子選擇電極跟水樣接觸的頂端是一層敏感膜，這層敏感膜對(duì)特定的離子有選擇性，即特定離子的濃度變化會(huì)在敏感膜表面產(chǎn)生一個(gè)電位差。全套電極必須包括工作電極和參考電極，如圖3所示。有了電位這個(gè)參數(shù)，很容易通過(guò)*的能斯特方程轉(zhuǎn)換成相應(yīng)離子的濃度，就跟pH測(cè)試一樣簡(jiǎn)單。
E = E0 + S log (c)
同樣的，對(duì)于硝氮ISE測(cè)量方法是一樣的，在測(cè)量電極上也配置了氯離子測(cè)量補(bǔ)償電極，通過(guò)矩陣式補(bǔ)償方法，以便去除相應(yīng)的氯離子干擾。
AmmoLyt Plus SET氨氮在線傳感器現(xiàn)場(chǎng)安裝應(yīng)用：
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