科羅拉多州，拉夫蘭市的污水處理廠的操作人員發(fā)現(xiàn)溶解氧濃度的測量對于污水處理廠的分段供給曝氣工藝非常關(guān)鍵。便攜式的溶解氧測定儀不僅需要提供準(zhǔn)確、可再現(xiàn)的測量，還必須具有使用和校準(zhǔn)簡單、能夠承受多個曝氣池的劇烈攪拌的特性。
盡管先進(jìn)的在線測量儀器可以提供連續(xù)的測量結(jié)果從而進(jìn)行實時控制，但在市政污水處理廠的日?，F(xiàn)場監(jiān)測中，便攜式的手持儀器仍然起著非常重要的作用。在科羅拉多州拉夫蘭市，日處理能力為10MG的污水處理廠的操作人員使用手持式儀器來收集水廠各個過程的簡單情況。為了確保正確的污水處理，在污水處理廠改良的活性污泥處理過程中，無論是確認(rèn)還是調(diào)整自動控制系統(tǒng)，預(yù)先設(shè)定的現(xiàn)場測量都非常重要。在找到能夠滿足監(jiān)測該污水處理廠分段供給曝氣工藝的要求的合適的儀器之前，拉夫蘭市污水處理廠的操作人員用過三種不同的手持式測定儀系統(tǒng)。
為了滿足更嚴(yán)格的氨氮限值，該污水處理廠從2004年10月開始使用分段供給曝氣，有并行的三個內(nèi)嵌曝氣池組成，原水在通過重力流入二沉池之前，會流經(jīng)這三個內(nèi)嵌的曝氣池。與傳統(tǒng)的活性污泥過程中所有的初沉池出水進(jìn)入*個曝氣池的頂部并以塞流模式流過曝氣池不同，每個池子都接收一部分原水。此外，回流污泥僅被引入*個曝氣池的頂部。
在這個過程中，需氧量被分布得更均勻，因此有助于氨氮的去除。此處，溶解氧的測量對整個過程控制而言非常關(guān)鍵。在六個曝氣池中，必需始終維持充足的溶解氧以確保污染物的穩(wěn)定性。溶解氧不足將會減慢或消滅曝氣池培養(yǎng)的好氧微生物。如果溶解氧的濃度過高，將會導(dǎo)致消耗過多的電力，同時還會產(chǎn)生熟化的條件從而導(dǎo)致一些我們不需要的微生物的繁殖。
污水處理廠的曝氣系統(tǒng)所需要的氧由2個250-hp和2個200-hp的容積式鼓風(fēng)機(jī)供給，提供的平均值約為6500scfm。哈希公司的6個LDO（熒光法溶解氧）探頭，每個探頭都放置在每個曝氣池出口的下游，哈希公司的3個sc100控制器可以連續(xù)讀數(shù)，并可以通過水廠的SCADA系統(tǒng)進(jìn)行通訊，從而實現(xiàn)有效、節(jié)能的過程控制。
現(xiàn)場測量溶解氧的要點(diǎn)
“我們的鼓風(fēng)機(jī)都配有變頻驅(qū)動裝置，我們的在線系統(tǒng)可以根據(jù)每個曝氣池中的實時溶解氧濃度自動指示鼓風(fēng)機(jī)電壓什么時候上升，什么時候下降，電源什么時候開，什么時候關(guān)。"污水處理廠的操作人員Cindi Rutledge說，“進(jìn)行嚴(yán)格的溶解氧控制不僅對于滿足我們的要求非常關(guān)鍵，而且還可以省錢。因為運(yùn)行這些鼓風(fēng)機(jī)所需的電能非常貴。這也是我們使用手持儀器進(jìn)行現(xiàn)場測量溶解氧的原因――為了確保我們的空氣校準(zhǔn)是正確的，我們的在線測定儀運(yùn)行得很好以及我們在以*化的模式運(yùn)行我們的曝氣系統(tǒng)。"
拉夫蘭市污水處理廠的操作人員zui近參加了哈希公司的HQ40d便攜式電化學(xué)測定儀的測試活動，該儀器是*臺既可以應(yīng)用在實驗室又可以應(yīng)用在現(xiàn)場且不需要用戶預(yù)先定義參數(shù)的儀器。使用哈希公司推出的InliCAL探頭，一臺HQd系列測定儀可以同時測量pH, 電導(dǎo)率、LDO和ORP中的任意兩個參數(shù)。
“我們對這臺新的測定儀的測試主要是對水廠中的溶解氧的測量，該測定儀配備了一個InliCAL LDO探頭。"Rutledge說，“對于能夠做為一個測試點(diǎn)參與該測試，我們非常感興趣，因為溶解氧濃度對于我們水廠的運(yùn)行至關(guān)重要，測量點(diǎn)數(shù)據(jù)非常重要。任何能夠使我們的工作更準(zhǔn)確、有效的事情都是我們非常感興趣的。"
戰(zhàn)勝不確定
“我們曝氣池中的探頭測量值在便攜式設(shè)備測量值的范圍之內(nèi)，這一點(diǎn)是非常重要的，"Rutledge說，“但使用膜式的溶解氧測定儀，我們從來都不能真正的確信這一點(diǎn)；讀數(shù)總是有很多差異，我們一直都不能確定我們的控制是否得當(dāng)。我們希望誤差不要超過0.5mg/L，但是我們的手持式溶解氧測定儀測得的讀數(shù)與在線測定儀的讀數(shù)的差異通常都是1.0mg/L到2.5mg/L。
Rutledge說膜式溶解氧測定儀的響應(yīng)通常會來回反彈?！拔覀儠O(shè)法使其穩(wěn)定在一個讀數(shù)上，這個過程有時很快，但是通常都會很慢。此外，膜式溶解氧測定儀還需要頻繁的校準(zhǔn)，我們只能使用文氏滴定法在實驗室內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn)，這種滴定方法非常耗時。
為了使現(xiàn)場溶解氧的測量有更高的可信度，該污水處理廠在2005年6月開始使用哈希公司的便攜式LDO測定儀。“這種手持式的LDO測定儀是一個相當(dāng)大的進(jìn)步，"Rutledge說，“它與我們曝氣池中的探頭測得的數(shù)值吻合得很好。當(dāng)測定儀鎖定一個數(shù)值時，你會對讀數(shù)很有信心。而且，該測定儀可以進(jìn)行自校準(zhǔn)，還具有很多非常有用的特征。但是，直到三個月后，當(dāng)我們參加關(guān)于哈希公司的HQ40d電化學(xué)測定儀和InliCAL探頭的測試活動時，我們才zui終找到我們一直想要的手持式測定儀。"
HQ40d 測試
HQ系列測定儀具有配備自校準(zhǔn)導(dǎo)航的直觀的用戶界面，減少了出現(xiàn)校準(zhǔn)錯誤的機(jī)會。全新的InliCAL即插即用探頭可以節(jié)省時間，因為zui后一次校準(zhǔn)以及校準(zhǔn)的歷史記錄都儲存在探頭中，當(dāng)從一個測定儀轉(zhuǎn)換到另外一個測定儀時，無需重新校準(zhǔn)。該系統(tǒng)可以提供報告數(shù)據(jù)，包括時間、日期、樣品編號和用戶編號，這樣用戶可以存儲和監(jiān)測以前的讀數(shù)。
“我們很喜歡哈希公司的LDO測定儀――與之前我們使用的膜式溶解氧相比，該測定儀有很大的進(jìn)步，"Rutledge說，“當(dāng)我使用配有LDO探頭的HQd40測定儀時，用同樣的時間，HQd40可以完成5次測量，而其他測定儀僅能完成一次測量。該測定儀鎖定數(shù)值非?？?。而且，校準(zhǔn)系統(tǒng)可以通知用戶什么時候需要重新校準(zhǔn)。這一點(diǎn)和迅速的響應(yīng)時間結(jié)合在一起，使我們對我們的測量結(jié)果更有信心。"Rutledge說她和污水處理廠的其他操作人員都很喜歡這樣一個事實，即只要打開測定儀，她們就可以去做其他的工作了?！?nbsp; 我們的膜式溶解氧測定儀需要15～20分鐘的預(yù)熱時間，"Rutledge說，“因此，你通?？赡苄枰趽Q上工作服之前就必需將測定儀開啟，只有這樣，當(dāng)你準(zhǔn)備好時它可能才可以使用。膜也會經(jīng)常被污染，需要頻繁更換，這項工作對于一個手指較粗的人而言并不是一項簡單的工作。"她說，“我們的員工在更換膜的過程中，遇到了很多問題。但是使用LDO時，就沒有膜的問題困擾我們了。"
拉夫蘭市污水處理廠的工作人員還關(guān)心一個問題，這也是他們之前使用手持式溶解氧測定儀所遇到的一個問題，即測定儀對六個曝氣池所產(chǎn)生的劇烈的攪拌的耐受力?！懊總€曝氣池的排放點(diǎn)都有大量的攪拌――很多氣泡會沖擊探頭，"Rutledge說，“使用我們舊的測定儀時，探頭太輕以至于我們也不知道它什么會被沖出來，什么時候又會被沖到池底――因為我們有時在黑暗中測量溶解氧，所以這樣就很不好，當(dāng)你把探頭扔到池中時，你希望知道探頭要處于你放置的位置。使用我們以前的那些測定儀時，我們不能確定這一點(diǎn)，但I(xiàn)nliCAL探頭比較重，可以停留在你希望它所處的位置?？偟膩碚f，我們覺得新的測定儀系統(tǒng)更堅固耐用――感覺上，它的耐用性應(yīng)該是我們之前使用的測定儀的10倍?！靶?zhǔn)簡單，再現(xiàn)性好，我們也很喜歡它能夠存儲讀數(shù)的能力，這樣操作人員可以查找，甚至可以將讀數(shù)下載到打印機(jī)或電腦中。該分析儀的擴(kuò)展能力很強(qiáng)，可以將我們所有的樣品點(diǎn)記錄在新的測定儀中，或我們之前的LDO測定儀，甚至可以記錄在我們之前的膜式溶解氧測定儀中。使用膜式溶解氧測定儀時，只能通過手寫記錄讀數(shù)。"
微調(diào)工藝
自從2002年我們開始使用分段供給曝氣工藝以來，拉夫蘭市污水處理廠的操作人員一直在尋找更可***的現(xiàn)場溶解氧測定方法。他們認(rèn)為使用新的測定儀將會是完成這項任務(wù)很有意義的一步。
“分段供給曝氣對我們而言是一個新的工藝，也是我們需要適應(yīng)的，"Rutledge說，“這個很難。你可以做一些改變?nèi)缓罅⒖炭吹阶兓?。如果我們的溶解氧有問題而我們又沒有發(fā)現(xiàn)，我們可以從電費(fèi)帳單中發(fā)現(xiàn)這個問題。"“使用正確的監(jiān)測工具是非常重要的，"她說，“例如，現(xiàn)在我們可以將曝氣池排放點(diǎn)的數(shù)據(jù)和位于下游的在線LDO測定儀的數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)起來――我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有0.5mg的差異。經(jīng)過一段時間，我們就可以采用這種類型的信息對我們的工藝進(jìn)行微調(diào)。由于新的測定儀是多參數(shù)測定儀，現(xiàn)在我們有同時測量pH值的能力。我們計劃在現(xiàn)場測定pH值，從而確定某個曝氣池是否釋放了過量的氣體，這樣我們就可以使用這些數(shù)據(jù)幫助我們進(jìn)一步優(yōu)化我們的系統(tǒng)。"
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