测量液体中氨的设备和方法技术

本发明专利技术涉及在生物化学过程中测量ＮＯｘ的设备和方法，以及实时测量含悬浮固体或不含悬浮固体的液体的硝化速度和／或脱氮速度的设备和方法。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于测量液体中NOx(硝酸根NO3和/或亚硝酸根NO2)含量和硝化/脱氮速度以及控制其处理的设备和方法。在工业和市政水处理工厂的泥浆中使用的微生物使污染物被破坏或降解以便在这些工厂中实现所希望的水处理。过程的有效实施和控制要求对有关微生物活性的信息进行快速而准确的评估。由于通常进入处理系统的物质和污染物种类繁多，这被证明是一件困难的任务。另外，被处理污水水质的变化，如每天、每周或每季的改变，可能使处理过程中许多重要因素如pH值、温度、溶解氧、营养物等发生显著变化，这些变化对进行适当的污水处理是非常有害的。对污水进行不适当的处理将给人体健康带来严重威胁。在生物化学系统/工厂/方法中经常使用各种生物营养物脱除(BNR)法。在下文中以非常概括性的含义使用BNR，即指任何使用微生物脱除营养物的生物化学方法。在BNR方法中，液体如污水，特别是碳源(以生物化学需氧量BOD度量)中的污染物、氨、硝酸盐、磷酸盐等在厌氧、缺氧和需氧段被活性污泥消化，这在先有技术中也是已知的。在厌氧段，经过或未经过预先沉降过程的污水与回流活性污泥(RAS)混合，在下文有时称之为“混合液”。当然，给污水中各种污染物定量是很重要的。这种其定量过程至关重要的污染物之一就是NOx的量。这是因为给NOx定量能够提供有关硝化和脱氮过程的有价值的信息。确定硝化和脱氮的速度以易于调节各种系统参数如停留时间，增强处理过程和提高处理系统对此重要信息反响的效率也是很重要的。本专利技术的一个方面包括用于测量液体硝化速度的方法，此方法包括在t0分离第一液体试样、记录在预定时间t1时刻存在于第一试样中的氨值1、分离第二液体试样和在另一预定时间t2后将空气引入第二液体试样、在t3停止将空气引入第二液体试样并调节第二试样的pH值、记录在预定时间t4的第二试样中另一个氨值2、并根据下面的公式确定液体的硝化速度NR=ΔΔt]]>这里NR是硝化速度，Δt是t2-t3，而Δ是1-2本专利技术的另一方面包括测量液体硝化速度的另一个方法，此方法包括在t0分离第一和第二液体试样和将空气引入第二液体试样、记录在t1时第一试样中存在的氨值1和停止向第二试样中通入空气、在t2时记录在第二试样中存在的氨值2、并根据下面的公式确定液体的硝化速度NR=ΔΔt]]>这里NR是硝化速度，Δt是t1-t2，而Δ是1-2在下文中经常交替地使用词汇“氨”()和“铵”()来表示水相中氨的浓度。这是因为在给定pH值下，水相中的氨分子和铵离子之间存在化学平衡。以下面的形式来叙述此平衡，在pH=9.25时，其平衡常数等于1。只要溶液的pH值是已知的，氨和铵的测量就基本上等效。在pH值较低(pH＜6)时测量铵的浓度是有利的，而在比较高的pH值(pH＞8)，则测量氨的浓度更方便。本专利技术的讨论经常指的是用氨选择探头测定的氨浓度，而在较低pH值时，就用铵离子选择探头测定的代替。本专利技术还包括测定液体，特别是污水中NOx的方法。此方法与其它分析方法的不同之处在于，无须用过滤或其它固体脱除方法制备试样。此方法包括分离污水试样、对于预定时间间隔t1调节试样的pH值和/或离子强度到预定值、用NOx选择探头记录在试样中存在的1值、在另一个预定时间间隔t2后记录在试样中存在的另一个2值、按照下面的公式确定在每个预定时间间隔t1和t2处试样中的NOx浓度=10amV+b这里a和b是NOx探头的线性系数，mV读数来自NOx离子选择探头，根据下面公式确定NOx的变化Δ=2-1；以及根据如下公式确定试样的NOx浓度=1-ΔΔt×t1]]>在本专利技术的另一方面，可以测定脱氮速度。可以按照如下方法测定脱氮速度(DR)在t0分离液体试样、在预定时间t1记录在试样中存在的1值、在预定时间t2记录在试样中存在的2值和按照下面的公式确定液体的脱氮速度DR=ΔΔt]]>这里Δ是1-2；Δt=t2-t1；附图说明图1是使用本专利技术实施方案的典型污水处理方法的示意图，它显示了在整个系统中存在许多可以安装检测器的位置；图2显示用来监测生物反应器的本专利技术设备的实施方案的正视图；图3显示用来监测生物反应器的本专利技术设备另一个实施方案的正视图；图4显示本专利技术污水取样装置的部分剖面示意图；图5显示本专利技术另一个实施方案的污水取样装置部分剖面示意图；图6显示本专利技术的溶液分散器装置部分剖面示意图；图7是本专利技术的测量NOx的方法和校准NOx分析仪的方法的方块图；图8是测定污水脱氮速度方法的方块图；图9是测定污水硝化速度方法的方块图；图10是另一种测定污水硝化速度方法的方块图；为了有效地控制BNR方法的操作，必须基于处理的厌氧、缺氧和/或需氧段微生物的生物活性来调整特定的过程参数。污水处理厂经常要经受短暂的苛刻条件，比如在白天有机负荷的改变。对BNR方法进行适当的评估和控制，就须要对混合液中NOx和氨的量、硝化速度和脱氮速度进行精确而即时的评估，在不同环境和条件下尤为如此。可以在污水处理厂的各个段或任何结合部分中使用给氨和/或NOx和/或硝化速度和/或脱氮速度定量的设备。图1示意性地显示在典型污水处理厂中引入这种设备。可以在图1所示系统的任何点或任何位置测定NOx和/或氨。如果需要，这包括在一个选择的段中存在多个测量位置。下面讨论在典型的污水处理厂的厌氧、缺氧和/或需氧段中这种设备的一般应用和使用。图2显示污水取样设备的一个实施方案。一个生物反应器1(或作为可供选择的替代方式，污水渠道)装有污水2和/或污泥。检测装置装在生物反应器1顶部并伸入到污水2中。该设备包括一个中央控制和分析单元20，它通过导线或无导线连接装置22与任选的计算机/监视器13连接。与此类似，中央控制和分析单元20还通过线连接装置24与检测探头10相连。电动机盒26也通过连接线28与中央控制和分析单元20连接。也通过导线28给电动机盒26供电。检测探头10位于检测室8中，与中央控制和分析单元20电连接，用来检测污水试样中氨或铵量或NOx浓度随结构的变化。在低pH值时，优选的铵离子选择探头10是由HACH公司或NICO公司制造的铵探头。在中-高pH值时，优选的氨检测探头10也是由NICO公司或HACH公司制造的氨气探头。优选的NO3和/或NO2离子选择性探头由NICO公司制造。当然，只要具有相同或类似的检测能力，可以用其它设备作为探头。任选的计算机/监视器13可以是任何适当的形式的，比如个人电脑等。装置52由两个容器组成，一个储存氨或NOx校准溶液，另一个储存pH值和/或离子强度调节溶液，它们每一个都有一个供液装置，比如泵。装置52通过导线54和中央控制和分析单元20相连。装置52通过连接管53经进料口55将氨或NOx校准和pH值调节溶液和/或离子强度调节溶液供给处在检测室8中的液体(如污水)中。pH值调节溶液对中-高pH值一般是碱，而在低pH值是酸，可以选自各种改变pH值的溶液。碱包括氢氧化钠、氢氧化钾等，而酸包括盐酸、醋酸等。离子强度调节溶液一般是Al2(SO4)3溶液或Al2(SO4)本文档来自技高网...

【技术保护点】
测量液体硝化速度的方法，其中包括： ａ）在ｔ↓［０］分离液体试样； ｂ）在预定时间ｔ↓［１］测定所述试样中的氨浓度［ＮＨ↓［３］］↓［１］或铵浓度［ＮＨ↓［４］↑［＋］］↓［１］； ｃ）在另一个预定时间ｔ↓［２］以后分离另一个液体试样并向所述另一个液体试样中通入空气； ｄ）在ｔ↓［３］停止向所述另一个液体试样通入空气并调节所述另一个试样的ｐＨ值； ｅ）在预定时间ｔ↓［４］测量所述另一个试样中的氨浓度［ＮＨ↓［３］］↓［２］或铵浓度［ＮＨ↓［４］↑［＋］］↓［２］；以及 ｆ）按照下面的公式确定液体的硝化速度； ＮＲ＝Δ［ＮＨ↓［３］］／Δｔ 或 ＮＲ＝Δ［ＮＨ↓［４］↑［＋］］／Δｔ 这里ＮＲ是硝化速度，Δｔ是ｔ↓［３］－ｔ↓［２］，而Δ［ＮＨ↓［３］］是［ＮＨ↓［３］］↓［１］－［ＮＨ↓［３］］↓［２］或Δ［ＮＨ↓［４］↑［＋］］是［ＮＨ↓［４］↑［＋］］↓［１］－［ＮＨ↓［４］↑［＋］］↓［２］。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：JF李，SK曼尼辛，ME科尔伯，杨新，
申请(专利权)人：生化技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]