廢水處理過程監(jiān)測應(yīng)用 | 紫外-可見分光光度傳感器
更新時間:2025-10-28 瀏覽次數(shù):43
廢水過程監(jiān)測對于水資源回收設(shè)施(WRRF)的有效管理至關(guān)重要。實驗室對人工采樣或混合樣品的測量是合規(guī)監(jiān)測的主要方法。然而,過程監(jiān)測越來越多地通過在線分析儀表來完成。連續(xù)監(jiān)測給決策制定提供關(guān)鍵信息,并減輕操作人員每天多頻采樣和測量過程參數(shù)的負(fù)擔(dān),使污水處理廠能夠最大限度地減少化學(xué)品和能源投入,并避免工藝異常。在過去十年中,傳感器技術(shù)的選擇和可靠性已大幅提高。例如,基于分光光度法的傳感器現(xiàn)在可用于直接測量重要參數(shù),無需使用需要經(jīng)常補充的昂貴試劑。
廢水處理過程監(jiān)測中基于分光光度法的傳感器如何正確的選擇、調(diào)試、維護(hù)、操作和應(yīng)用?廢水中的許多重要物質(zhì),包括硝酸鹽、亞硝酸鹽和有機碳參數(shù),都可以基于紫外和可見光(UV-Vis)的吸收來測量。作為賽萊默旗下品牌WTW IQ SensorNet過程監(jiān)測系統(tǒng)一部分的紫外-可見光傳感器為示例,概述其測量原理、設(shè)計和操作。
廢水處理監(jiān)測
廢水處理監(jiān)測對于驗證每個工藝階段后的出水水質(zhì)和評估處理效率至關(guān)重要。市政水資源回收設(shè)施主要采用活性污泥處理技術(shù)?;钚晕勰嗍且环N生物過程,通過將有機碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳(CO?),如果進(jìn)行了脫氮改造,則將氨氮轉(zhuǎn)化為氮氣(N?)來去除溶解和顆粒污染物。
BOD和COD是許多不同物質(zhì)的綜合參數(shù),單獨測定需要大量的分析工作。BOD和COD是衡量樣品中有機碳氧化所需氧氣量的指標(biāo)。測量單位為mg O?/L。就BOD而言,反應(yīng)由細(xì)菌催化。除了由于長時間(5天)培養(yǎng)所需的精確條件而將測試限制在實驗室之外,該方法對技術(shù)非常敏感,因此精密度可能存在問題。COD方法是更劇烈的化學(xué)氧化,幾乎所有的有機碳都被氧化。它比BOD更快,但由于需要樣品采集、樣品制備設(shè)備和試劑補充,在在線分析儀中實施成本很高。總有機碳(TOC)使用較少,但作為工藝控制中BOD的補充甚至替代,正越來越受歡迎。TOC方法是對樣品中有機碳的直接測量,測量單位為mg C/L。TOC測量比BOD或COD更快、更簡單,并且不需要像COD方法那樣使用汞。TOC測量也可能更精確,尤其是對于有機含量極低的樣品,如高級水資源回收設(shè)施的出水。
廢水中氮的充分去除變得越來越重要。氮是支持包括藻類在內(nèi)的生物生長的關(guān)鍵常規(guī)營養(yǎng)素。在營養(yǎng)豐富的水域中,藻類的生長和死亡會加速,導(dǎo)致缺氧,這是一種不適合魚類和其他水生生物的低氧條件。處理后的廢水是某些流域的重要營養(yǎng)物來源。因此,對所有氮種類的監(jiān)測和控制具有極大的意義。未經(jīng)處理的廢水中的硝酸鹽和亞硝酸鹽通常可以忽略不計。因此,處理后的廢水中出現(xiàn)的二者的任何一種都是生物硝化作用的結(jié)果,硝化作用將廢水中的氨轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。和高效的硝化作用可實現(xiàn)最大硝酸鹽濃度。亞硝酸鹽和硝酸鹽的總和(統(tǒng)稱為NOx)通過另一種稱為反硝化作用的生物反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氮氣并從廢水中去除。如果反硝化作用發(fā)生在曝氣池中,這對水資源回收設(shè)施來說是一件好事,因為它將減少處理后出水中的總氮(TN),并減少所需的能量強度,因為該反應(yīng)無需輸入氧氣即可實現(xiàn)。然而,如果反硝化作用發(fā)生在最終沉淀池的污泥層中,這將是一件壞事。產(chǎn)生的氮氣氣泡會使固體上浮,干擾污泥回流的控制,并在固體溢出堰時增加處理后出水中的總懸浮固體(TSS)和BOD,可能導(dǎo)致違反排放限值。
硝化或反硝化過程中的限制可能導(dǎo)致亞硝酸鹽積累,甚至更多的合規(guī)問題。有氯消毒的設(shè)施會立即注意到氯需求的增加,因為1 mg/L的亞硝酸鹽氮會消耗5 mg/L的氯。未能跟上氯投加量會導(dǎo)致消毒不足和處理后出水中細(xì)菌水平增加。其他影響可能更微妙,但同樣存在問題。亞硝酸鹽對水生生物毒性很大,比硝酸鹽毒性更大。1 mg/L或更高的亞硝酸鹽氮可能導(dǎo)致整個出水毒性(WET)測試失敗。亞硝酸鹽氮水平升高的影響還不止于此。奇怪的是,產(chǎn)生和消耗亞硝酸鹽的細(xì)菌(統(tǒng)稱為硝化細(xì)菌)對亞硝酸鹽敏感,這會形成一個毀滅性的反饋循環(huán),其中一個小的干擾可能導(dǎo)致硝化作用死亡螺旋和工藝異常,導(dǎo)致長期不符合出水氨氮限值。另一方面,亞硝酸鹽積累可用于提高廢水處理效率。對亞硝酸鹽短程脫氮的理解和發(fā)展推動了創(chuàng)新工藝的發(fā)展,這些工藝有意通過亞硝酸鹽縮短脫氮過程,從而降低能源和化學(xué)成本。
氮的形態(tài)可以通過許多不同的方法測量,包括離子色譜法、比色法和電位法。色譜法非常精確,但僅限于實驗室應(yīng)用。比色法也能提供高質(zhì)量的測量,但需要用于采樣和樣品制備的輔助設(shè)備,并且需要補充試劑。
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