EZ1301 硝氮和亚硝氮分析仪在厌氧氨氧化工艺中的应用

背景介绍

当前许多污水处理厂都有污泥消化单元。污泥消化罐会对初沉和二沉污泥进行厌氧处理，并为用户提供源源不断的沼气。但当把消化罐中的污泥排出处理时，就会产生污泥消化液。由于污泥消化液被高度浓缩，富含氨氮，通常这一路废水会回流至污水处理厂的进口处再进行循环处理。

在实际操作中，有时也会将一些其他材料（如：工业污泥）加入到消化罐中，此时，污泥浓缩液中的氨氮浓度可以达到4000mg/L。在传统硝化作用下，1g氨氮需要消耗高达7g碱度，并需要支持反硝化脱氮过程的大量碳源。这么高浓度的氨氮通过传统生物法进行处理十分困难，通常无法保证污水厂稳定的处理效果。

市场上有几家可以提供成熟的污泥浓缩液处理工艺的供应商，其中某公司的污泥浓缩液处理工艺叫做ANITA™ Mox。ANITA™ Mox通过一级反硝化MBBR或Hybas工艺可以去除90%以上的氨氮和75%-85%的总氮。此工艺的核心之一在于厌氧氨氧化菌，通过好氧短程亚硝化和厌氧氨氧化阶段完成高效的脱氮过程。以上两个步骤都在生物膜工艺的不同层完成，好氧亚硝化在生物膜外层完成，厌氧氨氧化在内层完成。

                                              图1：生物膜的好氧/厌氧区

为了优化和控制厌氧氨氧化过程，就需要实时在线监测氨氮、亚硝氮和硝氮等参数。在ANITA™ Mox工艺前段通常会有一个缓冲罐来收集浓缩液，然后根据当前负荷情况进行调控后续的脱氮过程，在此过程中，负荷和控制至关重要。如果反应器进水负荷过高，亚硝氮的生成速度将快于厌氧氨氧化菌转化亚硝氮为游离氮和水的速度，当亚硝氮持续积累过高时，就会杀死厌氧氨氧化细菌。据了解，当反应器内的亚硝氮浓度达到20~40mg/L时，细菌将会死亡。

在这个过程中，并不是所有的都会按照期望转化为亚硝氮，大约10%的进水氨氮将转化为硝氮。因此，如果浓度为1000mg/L的NH4-N，则预计约为100mg/L 的硝氮将从反应器排出。亚硝氮的控制目标是尽可能接近零。

在测流厌氧氨氧化工艺中，紫外吸收法原理的硝氮和亚硝氮分析仪并不适用，主要有两个原因：

如需准确测量，亚硝氮浓度最好高于硝氮浓度，但在测流厌氧氨氧化过程中并非如此。

缩液中氨氮的10%将转化为硝氮，硝氮的浓度和能够检测到的峰值很高。目前，市场上没有供应商能够通过紫外吸收技术覆盖如此高硝氮峰值负荷。

应用情况

在ANITA™ Mox项目中，进入反应器的浓缩液中氨氮浓度高达3500mg/L。这将有10%或高达350mg/L的硝氮产生。

我们能够提供给客户的解决方案是EZ1300硝氮和亚硝氮分析仪与外置稀释预处理的组合方案。在项目最开始只是一个测试，因为工艺参数的量程实在极高，目前没有在线监测技术能够直接测量。

                                    图2：某公司厌氧氨氧化工艺：ANITATMMOX

为了应对高浓度的工况，项目组最终选择了100倍的仪器内部稀释与35倍的外部稀释相结合的解决方案。最终提供给客户的方案为：水样经预处理和稀释后供EZ1301使用，EZ130测量硝氮和亚硝氮。稀释水位去离子水。

                                                  图3：EZ分析仪与稀释装置

总结

EZ1301已经在瑞典进行了调试和测试，并被安装到集装箱中。它由某公司运送给最终客户，现在正在那里使用。

对于本应用案例来说，将100倍内部稀释和35倍外部稀释相结合的方案实属例外。通常我们不会推荐这样做，因为这会放大测量误差。且目前市场上没有更好的技术和解决方案。