EZ1301硝氮和亞硝氮分析儀在厭氧氨氧化工藝中的應用

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處理。

在實際操作中，有時也會將一些其他材料（如：工業污泥）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生物法進行處理十分困難，通常無法保證污水廠穩定的處理效果。

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，厭氧氨氧化在內層完成。

圖1：生物膜的好氧/厭氧區

為了優化和控制厭氧氨氧化過程，就需要實時在線監測氨氮、亞硝氮和硝氮等參數。在ANITA? Mox工藝前段通常會有一個緩沖罐來收集濃縮液，然后根據當前負荷情況進行調控后續的脫氮過程，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化亞硝氮為游離氮和水的速度，當亞硝氮持續積累過高時，就會殺死厭氧氨氧化細菌。據了解，當反應器內的亞硝氮濃度達到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化為亞硝氮，大約10%的進水氨氮將轉化為硝氮。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，因為工藝參數的量程實在極高，目前沒有在線監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已經在瑞典進行了調試和測試，并被安裝到集裝箱中。它由某公司運送給最終客戶，現在正在那里使用。

對于本應用案例來說，將100倍內部稀釋和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。