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(cè)量對(duì)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(cè)定儀不僅需要提供準(zhǔn)確、可再現(xiàn)的測(cè)量，還必須具有使用和校準(zhǔn)簡(jiǎn)單、能夠承受多個(gè)曝氣池的劇烈攪拌的特性。
盡管先進(jìn)的在線測(cè)量?jī)x器可以提供連續(xù)的測(cè)量結(jié)果從而進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，但在市政污水處理廠的日?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)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(lái)收集水廠各個(gè)過程的簡(jiǎn)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(wú)論是確認(rèn)還是調(diào)整自動(dòng)控制系統(tǒng)，預(yù)先設(shè)定的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量都非常重要。在找到能夠滿足監(jiān)測(cè)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(cè)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(gè)內(nèi)嵌曝氣池組成，原水在通過重力流入二沉池之前，會(huì)流經(jīng)這三個(gè)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(gè)曝氣池的頂部并以塞流模式流過曝氣池不同，每個(gè)池子都接收一部分原水。此外，回流污泥僅被引入*個(gè)曝氣池的頂部。
在這個(gè)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(cè)量對(duì)整個(gè)過程控制而言非常關(guān)鍵。在六個(gè)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(huì)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(huì)導(dǎo)致消耗過多的電力，同時(shí)還會(huì)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(gè)250-hp和2個(gè)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(gè)LDO（熒光法溶解氧）探頭，每個(gè)探頭都放置在每個(gè)曝氣池出口的下游，哈希公司的3個(gè)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(shí)現(xiàn)有效、節(jié)能的過程控制。
現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量溶解氧的要點(diǎn)
“我們的鼓風(fēng)機(jī)都配有變頻驅(qū)動(dòng)裝置，我們的在線系統(tǒng)可以根據(jù)每個(gè)曝氣池中的實(shí)時(shí)溶解氧濃度自動(dòng)指示鼓風(fēng)機(jī)電壓什么時(shí)候上升，什么時(shí)候下降，電源什么時(shí)候開，什么時(shí)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(duì)于滿足我們的要求非常關(guān)鍵，而且還可以省錢。因?yàn)檫\(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(chǎng)測(cè)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(cè)定儀運(yùn)行得很好以及我們?cè)谝?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(cè)定儀的測(cè)試活動(dòng)，該儀器是*臺(tái)既可以應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)室又可以應(yīng)用在現(xiàn)場(chǎng)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(tái)HQd系列測(cè)定儀可以同時(shí)測(cè)量pH, 電導(dǎo)率、LDO和ORP中的任意兩個(gè)參數(shù)。
“我們對(duì)這臺(tái)新的測(cè)定儀的測(cè)試主要是對(duì)水廠中的溶解氧的測(cè)量，該測(cè)定儀配備了一個(gè)InliCAL LDO探頭。"Rutledge說，“對(duì)于能夠做為一個(gè)測(cè)試點(diǎn)參與該測(cè)試，我們非常感興趣，因?yàn)槿芙庋鯘舛葘?duì)于我們水廠的運(yùn)行至關(guān)重要，測(cè)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(cè)量值在便攜式設(shè)備測(cè)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(cè)定儀，我們從來(lái)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(cè)定儀測(cè)得的讀數(shù)與在線測(cè)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(cè)定儀的響應(yīng)通常會(huì)來(lái)回反彈?！拔覀儠?huì)設(shè)法使其穩(wěn)定在一個(gè)讀數(shù)上，這個(gè)過程有時(shí)很快，但是通常都會(huì)很慢。此外，膜式溶解氧測(cè)定儀還需要頻繁的校準(zhǔn)，我們只能使用文氏滴定法在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn)，這種滴定方法非常耗時(shí)。
為了使現(xiàn)場(chǎng)溶解氧的測(cè)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(cè)定儀?！斑@種手持式的LDO測(cè)定儀是一個(gè)相當(dāng)大的進(jìn)步，"Rutledge說，“它與我們曝氣池中的探頭測(cè)得的數(shù)值吻合得很好。當(dāng)測(cè)定儀鎖定一個(gè)數(shù)值時(shí)，你會(huì)對(duì)讀數(shù)很有信心。而且，該測(cè)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(gè)月后，當(dāng)我們參加關(guān)于哈希公司的HQ40d電化學(xué)測(cè)定儀和InliCAL探頭的測(cè)試活動(dòng)時(shí)，我們才zui終找到我們一直想要的手持式測(cè)定儀。"
HQ40d 測(cè)試
HQ系列測(cè)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(cuò)誤的機(jī)會(huì)。全新的InliCAL即插即用探頭可以節(jié)省時(shí)間，因?yàn)閦ui后一次校準(zhǔn)以及校準(zhǔn)的歷史記錄都儲(chǔ)存在探頭中，當(dāng)從一個(gè)測(cè)定儀轉(zhuǎn)換到另外一個(gè)測(cè)定儀時(shí)，無(wú)需重新校準(zhǔn)。該系統(tǒng)可以提供報(bào)告數(shù)據(jù)，包括時(shí)間、日期、樣品編號(hào)和用戶編號(hào)，這樣用戶可以存儲(chǔ)和監(jiān)測(cè)以前的讀數(shù)。
“我們很喜歡哈希公司的LDO測(cè)定儀――與之前我們使用的膜式溶解氧相比，該測(cè)定儀有很大的進(jìn)步，"Rutledge說，“當(dāng)我使用配有LDO探頭的HQd40測(cè)定儀時(shí)，用同樣的時(shí)間，HQd40可以完成5次測(cè)量，而其他測(cè)定儀僅能完成一次測(cè)量。該測(cè)定儀鎖定數(shù)值非常快。而且，校準(zhǔn)系統(tǒng)可以通知用戶什么時(shí)候需要重新校準(zhǔn)。這一點(diǎn)和迅速的響應(yīng)時(shí)間結(jié)合在一起，使我們對(duì)我們的測(cè)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(gè)事實(shí)，即只要打開測(cè)定儀，她們就可以去做其他的工作了。“ 我們的膜式溶解氧測(cè)定儀需要15～20分鐘的預(yù)熱時(shí)間，"Rutledge說，“因此，你通常可能需要在換上工作服之前就必需將測(cè)定儀開啟，只有這樣，當(dāng)你準(zhǔn)備好時(shí)它可能才可以使用。膜也會(huì)經(jīng)常被污染，需要頻繁更換，這項(xiàng)工作對(duì)于一個(gè)手指較粗的人而言并不是一項(xiàng)簡(jiǎn)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(shí)，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(gè)問題，這也是他們之前使用手持式溶解氧測(cè)定儀所遇到的一個(gè)問題，即測(cè)定儀對(duì)六個(gè)曝氣池所產(chǎn)生的劇烈的攪拌的耐受力?！懊總€(gè)曝氣池的排放點(diǎn)都有大量的攪拌――很多氣泡會(huì)沖擊探頭，"Rutledge說，“使用我們舊的測(cè)定儀時(shí)，探頭太輕以至于我們也不知道它什么會(huì)被沖出來(lái)，什么時(shí)候又會(huì)被沖到池底――因?yàn)槲覀冇袝r(shí)在黑暗中測(cè)量溶解氧，所以這樣就很不好，當(dāng)你把探頭扔到池中時(shí)，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(cè)定儀時(shí)，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。總的來(lái)說，我們覺得新的測(cè)定儀系統(tǒng)更堅(jiān)固耐用――感覺上，它的耐用性應(yīng)該是我們之前使用的測(cè)定儀的10倍?！靶?zhǔn)簡(jiǎn)單，再現(xiàn)性好，我們也很喜歡它能夠存儲(chǔ)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(cè)定儀中，或我們之前的LDO測(cè)定儀，甚至可以記錄在我們之前的膜式溶解氧測(cè)定儀中。使用膜式溶解氧測(cè)定儀時(shí)，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(lái)，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(chǎng)溶解氧測(cè)定方法。他們認(rèn)為使用新的測(cè)定儀將會(huì)是完成這項(xiàng)任務(wù)很有意義的一步。
“分段供給曝氣對(duì)我們而言是一個(gè)新的工藝，也是我們需要適應(yīng)的，"Rutledge說，“這個(gè)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(gè)問題。"“使用正確的監(jiān)測(cè)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(cè)定儀的數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)起來(lái)――我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有0.5mg的差異。經(jīng)過一段時(shí)間，我們就可以采用這種類型的信息對(duì)我們的工藝進(jìn)行微調(diào)。由于新的測(cè)定儀是多參數(shù)測(cè)定儀，現(xiàn)在我們有同時(shí)測(cè)量pH值的能力。我們計(jì)劃在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定pH值，從而確定某個(gè)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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