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德國WTW Ammolyt氨氮傳感器厭氧氨氧化應用
厭氧氨氧化概述
早在1976年，Broda預言在自然界中存在一種以NO-2或NO-3作為電子受體把NH+4氧化成N2的化能自養型細菌.直到1995年，Mulder等處理酵母廢水的反硝化流化床反應器內發現了NH+4消失的現象，從而證實了厭氧氨氧化反應的存在.
厭氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation，Anammox)是在缺氧條件下以亞硝酸鹽(NO-2)為電子受體將氨(NH+4)轉化成氮氣(N2)，同時伴隨著以亞硝酸鹽為電子供體固定CO2并產生硝酸鹽(NO-3)的生物過程.執行該過程的微生物稱之為厭氧氨氧化菌(Anaerobic ammonium oxidation bacteria，AAOB)，其化學計量學方程式如下：
1NH+4+1.32NO-2+0.066HCO-3+0.13H+→ 1.02N2+0.26NO-3+0.066CH2O0.5N0.15+2.03H2O
由于氨氧化細菌(Ammonium oxidation bacteria，AOB)可將氨氧化成亞硝酸鹽，為AAOB提供基質，所以目前對厭氧氨氧化工藝的應用通常與短程硝化(亞硝化)在一起. 圖 2為亞硝化-厭氧氨氧化工藝與傳統的硝化-反硝化工藝的對比，通過對比可知亞硝化-厭氧氨氧化工藝具有如下優點：
圖 2 硝化-反硝化工藝與亞硝化-厭氧氨氧化工藝的比較
①厭氧氨氧化在缺氧條件下進行，無需氧氣的供應，可節省62.5%的能源消耗.
②厭氧氨氧化以無機碳(CO2或HCO-3)為碳源，無需投加有機碳，大大節省了碳源.
③亞硝化-厭氧氨氧化所產生的CO2與普通的硝化-反硝化系統相比減少90%.
④AAOB生長緩慢、產率低，因此工藝剩余污泥量少，污泥處置費用低.
⑤厭氧氨氧化氮去除率及氮去除負荷較高，從而能夠減少工藝占地面積，降低工藝基建成本.
氨氮傳感器技術參數：
型號 | AmmoLyt Plus 700IQ VARiON Plus 700IQ | NitraLyt Plus 700IQ VARiON Plus 700IQ |
測量參數 | 氨氮測量 | 硝氮測量 |
測量原理 | 使用參比電極和離子選擇電極進行電位測量；內置微處理器，二芯屏蔽線包含電源和數據傳輸 | |
離子電極： 參考電極 工作電極 補償電極 |
VARiON® Plus Ref VARiON® Plus NH4 VARiON® Plus K |
VARiON® Plus Ref VARiON® Plus NO3 VARiON® Plus Cl |
測試量程/分辨率 | NH4-N: 1…1000mg/l / 1mg/l 0.1…100mg/l / 0.1mg/l NH4+: 1…1290mg/l / 1mg/l 0.1…129.0mg/l / 0.1mg/l K+: 1…1000mg/l / 1mg/l | NO3-N： 1…1000mg/l / 1mg/l 0.1…100mg/l / 0.1mg/l NO3-： 5…4500mg/l / 1mg/l 0.5…450.0mg/l / 0.1mg/l Cl- : 1…1000mg/l / 1mg/l |
主要干擾物 | 鉀離子：0-1000mg/l K+ | 氯離子：0-1000mg/l Cl- |
補償方式 | 自動（安裝相應離子電極）或手動補償 | 自動（安裝相應離子電極）或手動補償 |
溫度測試 | 內置NTC溫度探頭 | |
溫度補償 | 自動補償0℃…+40℃ | |
校正方法 | 標準液2點校正，或現場實際水樣標定(常用) | |
周邊條件 | 操作溫度：0℃…+40℃，貯存溫度：0℃…+40℃ | |
pH范圍 | pH 4 … pH 8.5 | pH 4 … pH 11 |
準確度 | ±5%測試值或±0.2 mg/l標準液 | |
工作壽命 | 18個月(在污水廠環境下測試得出的數據) | |
機械構造 | 保護帽：POM 電極體及溫度探頭：V4A不銹鋼1.4571 電極連接頭：POM，保護等級：IP 68 | |
zui大壓力 | 0.2bar（包括SACIQ電極接線電纜；安裝電極后） | |
插入深度 | zui小30mm，zui大2m | |
功耗 | 0.2W | |
免校正的測試
在安裝上相應的離子電極后，Ammolyt plus /NitraLyt plus /VARiON plus 700 IQ 傳感器可以馬上測試，無需校正。如果要求比較嚴格，只需執行“現場水樣標定”就行了，非常簡單，傳感器無需從水樣中取出。用戶只需定時跟實驗室光度法比較，如果有偏差，再執行“現場水樣標定”就行了。除了現場水樣標定外，還可選擇標準溶液2點校正（注：通常是不需要的）。通過校正，系統自動評估各種電極的2個性能指標，即漂移電位和斜率。如果這2個指標落在許可范圍內，則表明校正是成功的。許可范圍為
斜率：50…70 mV；零點漂移電位：-45…+45 mV。
測量原理
離子選擇電極法ISE從原理上來說，可以使儀器的構造相對簡單，測量可以達到快速反應，然而當1991年氨離子測試方法出現的時候，它只能應用于實驗室分析，因為操作者需要擁有特定的操作技巧、嚴格預處理樣品、調節溶液的離子強度、保持恒溫測試等。當時普遍認為離子選擇電極法不適合在線監測。
但在2002年情況有了質的變化，WTW成功研制發布了AmmoLyt氨離子在線選擇電極法分析儀，這使用了特殊材料制品的電極膜，電解液及反應電極，以及為避免鉀離子對銨根離子測量的干擾，在測量電極中，還設置有專門的鉀離子測量電極，通過矩陣式補償方法，來補償并消除干擾離子的影響。該電極因為可以很好的補償處理干擾，從而可以直接投入到污水的曝氣池中使用，測量氨氮的濃度。
ISE離子選擇電極采用電位感測原理，如圖2所示，通常離子選擇電極跟水樣接觸的頂端是一層敏感膜，這層敏感膜對特定的離子有選擇性，即特定離子的濃度變化會在敏感膜表面產生一個電位差。全套電極必須包括工作電極和參考電極，如圖3所示。有了電位這個參數，很容易通過*的能斯特方程轉換成相應離子的濃度，就跟pH測試一樣簡單。
E = E0 + S log (c)
同樣的，對于硝氮ISE測量方法是一樣的，在測量電極上也配置了氯離子測量補償電極，通過矩陣式補償方法，以便去除相應的氯離子干擾。
AmmoLyt Plus SET氨氮在線傳感器現場安裝應用：
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