從早期階段開(kāi)始，污水處理廠（WWTP）主要為去除有機(jī)物而開(kāi)發(fā)，然而從20世紀(jì)中期開(kāi)始，湖泊和河流中的富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象開(kāi)始顯現(xiàn)，這是由于在污水處理廠的高級(jí)處理過(guò)程中產(chǎn)生了磷和氮的排放。
富營(yíng)養(yǎng)化源于希臘語(yǔ)“eutrophos”，意為“營(yíng)養(yǎng)充足”，是由于營(yíng)養(yǎng)物（主要是磷（P）和氮（N））濃度過(guò)高造成的，導(dǎo)致藻類大量繁殖，溶解氧耗盡，水生生物死亡。此外，富營(yíng)養(yǎng)化過(guò)程中釋放的有毒物質(zhì)往往會(huì)通過(guò)食物鏈積累，對(duì)人類健康造成危害。
因此，長(zhǎng)期以來(lái)，在廢水排放前有效去除磷酸鹽和銨鹽是關(guān)鍵步驟。
污水處理廠通過(guò)去除廢水中的磷和氮等污染物，在保護(hù)環(huán)境方面發(fā)揮著重要作用。下圖是一個(gè)刺激性脫氮除磷過(guò)程。
圖：刺激性脫氮除磷過(guò)程（Dai, HL等人，2022）
脫氮除磷的主要技術(shù)
污水處理廠采用多種方法和技術(shù)去除磷和氮，包括生物、化學(xué)和物理過(guò)程。
生物營(yíng)養(yǎng)物去除（BNR）過(guò)程，例如強(qiáng)化生物除磷（EBPR）和硝化-反硝化，利用微生物群落代謝磷酸鹽并將氮化合物轉(zhuǎn)化為無(wú)害氣體。EBPR依靠聚磷微生物（PAO）在厭氧條件下釋放磷酸鹽，然后在好氧條件下過(guò)度吸收磷酸鹽進(jìn)行去除。
硝化作用包括硝化細(xì)菌將銨鹽氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，而反硝化作用則是在缺氧條件下將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻?/span>
化學(xué)沉淀，例如使用明礬或氯化鐵等金屬鹽，通過(guò)形成不溶性沉淀物來(lái)促進(jìn)磷酸鹽的去除。同樣，脫氮也可以通過(guò)氨汽提或離子交換等化學(xué)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。
包括反滲透和超濾在內(nèi)的膜過(guò)濾技術(shù)可通過(guò)物理方式將磷酸鹽和氮化合物從廢水中分離出來(lái)，從而有效去除磷酸鹽和氮化合物。
表：除磷脫氮技術(shù)摘要
為了有效地實(shí)現(xiàn)脫氮除磷，上述3種過(guò)程一般結(jié)合在一起使用，例如，在生物處理過(guò)程中使用化學(xué)沉淀，以達(dá)到更高的去除率。然而，這一步驟會(huì)增加污水處理廠的運(yùn)營(yíng)成本，因此，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)磷和氮濃度的在線分析儀非常重要，他們對(duì)于監(jiān)測(cè)和控制水、廢水和各種工業(yè)過(guò)程中的磷和氮含量至關(guān)重要。同時(shí)也需要考慮如下問(wèn)題：
準(zhǔn)確度和靈敏度
尤其是在水中磷酸鹽離子含量較低的情況下。
速度和響應(yīng)時(shí)間
快速檢測(cè)和響應(yīng)時(shí)間至關(guān)重要，尤其是在需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制以節(jié)約材料成本和能耗的應(yīng)用中。
易于使用和維護(hù)
用戶友好的界面和直觀的操作是確保操作員能夠輕松配置、校準(zhǔn)和維護(hù)分析儀的基本功能。
成本效益
消耗性試劑通常價(jià)格昂貴，測(cè)量后需要特別小心處理。
WTW Alyza 1Q的獨(dú)特功能
為了克服這些問(wèn)題，賽萊默旗下品牌 WTW開(kāi)發(fā)出了革命性的磷酸鹽和氨分析儀Alyza IQ，以幫助客戶更有效地監(jiān)測(cè)磷酸鹽和氨鹽。
圖：Alyza IQ PO4內(nèi)部結(jié)構(gòu)
同時(shí)，WTW也通過(guò)多通道閥技術(shù)和化學(xué)試劑袋來(lái)克服此類特定挑戰(zhàn)。WTW Alyza IQ具有獨(dú)特功能。
準(zhǔn)確度高達(dá)±2%或20 ppt。
每次測(cè)量最多只需5分鐘。
每3個(gè)月只需10分鐘進(jìn)行定期維護(hù)。
每次測(cè)量消耗5μL，按10分鐘間隔計(jì)算，每天不到1 ml。
可同時(shí)監(jiān)測(cè)2個(gè)點(diǎn)。
圖：Alyza IQ測(cè)量單元。（a）測(cè)量單元；（b）多通道閥；（c）化學(xué)試劑袋（試劑、標(biāo)準(zhǔn)品、清潔溶液）
圖：污水處理廠WTW Alyza IQ PO4
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