專利名稱：用于測量生物化學方法中NOx和硝化/脫氮速度的設備和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于測量液體中NOx(硝酸根NO3和/或亞硝酸根NO2)含量和硝化/脫氮速度以及控制其處理的設備和方法。
在工業(yè)和市政水處理工廠的泥漿中使用的微生物使污染物被破壞或降解以便在這些工廠中實現(xiàn)所希望的水處理。過程的有效實施和控制要求對有關微生物活性的信息進行快速而準確的評估。由于通常進入處理系統(tǒng)的物質(zhì)和污染物種類繁多，這被證明是一件困難的任務。另外，被處理污水水質(zhì)的變化，如每天、每周或每季的改變，可能使處理過程中許多重要因素如pH值、溫度、溶解氧、營養(yǎng)物等發(fā)生顯著變化，這些變化對進行適當?shù)奈鬯幚硎欠浅Ｓ泻Φ?。對污水進行不適當?shù)奶幚韺⒔o人體健康帶來嚴重威脅。
在生物化學系統(tǒng)/工廠/方法中經(jīng)常使用各種生物營養(yǎng)物脫除(BNR)法。在下文中以非常概括性的含義使用BNR，即指任何使用微生物脫除營養(yǎng)物的生物化學方法。在BNR方法中，液體如污水，特別是碳源(以生物化學需氧量BOD度量)中的污染物、氨、硝酸鹽、磷酸鹽等在厭氧、缺氧和需氧段被活性污泥消化，這在先有技術中也是已知的。在厭氧段，經(jīng)過或未經(jīng)過預先沉降過程的污水與回流活性污泥(RAS)混合，在下文有時稱之為“混合液”。
當然，給污水中各種污染物定量是很重要的。這種其定量過程至關重要的污染物之一就是NOx的量。這是因為給NOx定量能夠提供有關硝化和脫氮過程的有價值的信息。確定硝化和脫氮的速度以易于調(diào)節(jié)各種系統(tǒng)參數(shù)如停留時間，增強處理過程和提高處理系統(tǒng)對此重要信息反響的效率也是很重要的。
本發(fā)明的一個方面包括用于測量液體硝化速度的方法，此方法包括在t0分離第一液體試樣、記錄在預定時間t1時刻存在于第一試樣中的氨值[NH3]1、分離第二液體試樣和在另一預定時間t2后將空氣引入第二液體試樣、在t3停止將空氣引入第二液體試樣并調(diào)節(jié)第二試樣的pH值、記錄在預定時間t4的第二試樣中另一個氨值[NH3]2、并根據(jù)下面的公式確定液體的硝化速度NR=Δ[NH3]Δt]]>這里NR是硝化速度，Δt是t2-t3，而Δ[NH3]是[NH3]1-[NH3]2本發(fā)明的另一方面包括測量液體硝化速度的另一個方法，此方法包括在t0分離第一和第二液體試樣和將空氣引入第二液體試樣、記錄在t1時第一試樣中存在的氨值[NH3]1和停止向第二試樣中通入空氣、在t2時記錄在第二試樣中存在的氨值[NH3]2、并根據(jù)下面的公式確定液體的硝化速度NR=Δ[NH3]Δt]]>這里NR是硝化速度，Δt是t1-t2，而Δ[NH3]是[NH3]1-[NH3]2在下文中經(jīng)常交替地使用詞匯“氨”([NH3])和“銨”([NH4+])來表示水相中氨的濃度。這是因為在給定pH值下，水相中的氨分子和銨離子之間存在化學平衡。以下面的形式來敘述此平衡，在pH=9.25時，其平衡常數(shù)等于1。
只要溶液的pH值是已知的，氨[NH3]和銨[NH4+]的測量就基本上等效。在pH值較低(pH＜6)時測量銨的濃度[NH4+]是有利的，而在比較高的pH值(pH＞8)，則測量氨的濃度[NH3]更方便。本發(fā)明的討論經(jīng)常指的是用氨選擇探頭測定的氨濃度[NH3]，而在較低pH值時，就用銨離子選擇探頭測定的[NH4+]代替。
本發(fā)明還包括測定液體，特別是污水中NOx的方法。此方法與其它分析方法的不同之處在于，無須用過濾或其它固體脫除方法制備試樣。此方法包括分離污水試樣、對于預定時間間隔t1調(diào)節(jié)試樣的pH值和/或離子強度到預定值、用NOx選擇探頭記錄在試樣中存在的[NOx]1值、在另一個預定時間間隔t2后記錄在試樣中存在的另一個[NOx]2值、按照下面的公式確定在每個預定時間間隔t1和t2處試樣中的NOx濃度=10amV+b這里a和b是NOx探頭的線性系數(shù)，mV讀數(shù)來自NOx離子選擇探頭，根據(jù)下面公式確定NOx的變化Δ[NOx]=[NOx]2-[NOx]1；以及根據(jù)如下公式確定試樣的NOx濃度[NOx]=[NOx]1-Δ[NOx]Δt×t1]]>在本發(fā)明的另一方面，可以測定脫氮速度。可以按照如下方法測定脫氮速度(DR)在t0分離液體試樣、在預定時間t1記錄在試樣中存在的[NOx]1值、在預定時間t2記錄在試樣中存在的[NOx]2值和按照下面的公式確定液體的脫氮速度DR=Δ[NOx]Δt]]>這里Δ[NOx]是[NOx]1-[NOx]2；Δt=t2-t1；


圖1是使用本發(fā)明實施方案的典型污水處理方法的示意圖，它顯示了在整個系統(tǒng)中存在許多可以安裝檢測器的位置；圖2顯示用來監(jiān)測生物反應器的本發(fā)明設備的實施方案的正視圖；圖3顯示用來監(jiān)測生物反應器的本發(fā)明設備另一個實施方案的正視圖；圖4顯示本發(fā)明污水取樣裝置的部分剖面示意圖；圖5顯示本發(fā)明另一個實施方案的污水取樣裝置部分剖面示意圖；圖6顯示本發(fā)明的溶液分散器裝置部分剖面示意圖；圖7是本發(fā)明的測量NOx的方法和校準NOx分析儀的方法的方塊圖；圖8是測定污水脫氮速度方法的方塊圖；圖9是測定污水硝化速度方法的方塊圖；圖10是另一種測定污水硝化速度方法的方塊圖；為了有效地控制BNR方法的操作，必須基于處理的厭氧、缺氧和/或需氧段微生物的生物活性來調(diào)整特定的過程參數(shù)。污水處理廠經(jīng)常要經(jīng)受短暫的苛刻條件，比如在白天有機負荷的改變。
對BNR方法進行適當?shù)脑u估和控制，就須要對混合液中NOx和氨的量、硝化速度和脫氮速度進行精確而即時的評估，在不同環(huán)境和條件下尤為如此。
可以在污水處理廠的各個段或任何結(jié)合部分中使用給氨和/或NOx和/或硝化速度和/或脫氮速度定量的設備。圖1示意性地顯示在典型污水處理廠中引入這種設備。可以在圖1所示系統(tǒng)的任何點或任何位置測定NOx和/或氨。如果需要，這包括在一個選擇的段中存在多個測量位置。下面討論在典型的污水處理廠的厭氧、缺氧和/或需氧段中這種設備的一般應用和使用。
圖2顯示污水取樣設備的一個實施方案。一個生物反應器1(或作為可供選擇的替代方式，污水渠道)裝有污水2和/或污泥。檢測裝置裝在生物反應器1頂部并伸入到污水2中。該設備包括一個中央控制和分析單元20，它通過導線或無導線連接裝置22與任選的計算機/監(jiān)視器13連接。與此類似，中央控制和分析單元20還通過線連接裝置24與檢測探頭10相連。電動機盒26也通過連接線28與中央控制和分析單元20連接。也通過導線28給電動機盒26供電。
檢測探頭10位于檢測室8中，與中央控制和分析單元20電連接，用來檢測污水試樣中氨或銨量或NOx濃度隨結(jié)構的變化。在低pH值時，優(yōu)選的銨離子選擇探頭10是由HACH公司或NICO公司制造的銨探頭。在中-高pH值時，優(yōu)選的氨檢測探頭10也是由NICO公司或HACH公司制造的氨氣探頭。優(yōu)選的NO3和/或NO2離子選擇性探頭由NICO公司制造。當然，只要具有相同或類似的檢測能力，可以用其它設備作為探頭。
任選的計算機/監(jiān)視器13可以是任何適當?shù)男问降?，比如個人電腦等。裝置52由兩個容器組成，一個儲存氨或NOx校準溶液，另一個儲存pH值和/或離子強度調(diào)節(jié)溶液，它們每一個都有一個供液裝置，比如泵。裝置52通過導線54和中央控制和分析單元20相連。裝置52通過連接管53經(jīng)進料口55將氨或NOx校準和pH值調(diào)節(jié)溶液和/或離子強度調(diào)節(jié)溶液供給處在檢測室8中的液體(如污水)中。pH值調(diào)節(jié)溶液對中-高pH值一般是堿，而在低pH值是酸，可以選自各種改變pH值的溶液。堿包括氫氧化鈉、氫氧化鉀等，而酸包括鹽酸、醋酸等。離子強度調(diào)節(jié)溶液一般是Al2(SO4)3溶液或Al2(SO4)3、Ag2SO4、H3BO3溶液和氨基磺酸，可以選自許多用于調(diào)節(jié)污水試樣離子強度的溶液。下面結(jié)合圖6詳細地敘述裝置52。
取樣單元11裝在可移動的機架30上，它能夠基本上垂直地上下移動以便將取樣單元11移入和移出污水2。只要使取樣單元11具有優(yōu)選的能力和可運動性，可移動機架30的具體結(jié)構并不是關鍵的。
檢測探頭10的檢測端位于檢測室8中。檢測室8有一個開口66和一個相鄰的可移動蓋32，它沿著導槽34上下垂直移動并關閉或密封開口66。
圖3顯示污水取樣裝置的另一個實施方案。圖3所顯示的實施方案與圖2所顯示的類似，只是此裝置提供了附加的取樣能力。具體地，另一個具有探頭10的檢測室8裝在圖2所示的檢測室/探頭結(jié)構旁邊。當然，控制和分析單元20被提供附加的連接，溶液由裝置52提供。
圖4顯示包含帶有檢測端50A的檢測探頭10A的檢測室8。檢測探頭10A可以是氨、銨或NOx檢測探頭。檢測室8還有一個帶有檢測端50B的任選檢測探頭10B。任選的檢測探頭10B是一個pH值探頭。檢測室8還具有進料口55A和55B。進料裝置52通過進料口55B將pH值調(diào)節(jié)溶液和/或離子強度調(diào)節(jié)溶液送入檢測室8。進料裝置52通過進料口55A將氨或NOx送入檢測室8。推進器48位于檢測室8的內(nèi)部，當探頭10A和10B操作時攪動或攪拌試樣。蓋子32處于打開位置，當其閉合時蓋上開口66。
通過一系列同軸管102、104和106推進器48與電動機盒26相連。適配器108和止推軸承套112裝入并附著在中管104上。外管102裝在基座101上。適配器108附著在螺紋桿110上，根據(jù)線性致動電動機116的電動機方向打開或者關閉蓋子32。只有當在中管104上引起的拉力超過線性致動電動機116在螺紋桿110上轉(zhuǎn)動所需的扭矩時，中管104才沿軸向運動。此拉力可以由附著在中管104上的推進器和/或任何與中管104接觸的軸襯或其它硬件產(chǎn)生。止推軸承套112把持著軸承114，當蓋子32閉合時軸承114承受中心管106的軸向張力。軸承114使得中管104獨立于中心管104旋轉(zhuǎn)并且將管104的軸向運動傳遞給中心管106。外管102支撐著底座101和室8，同時保護著內(nèi)部零件。室8對外管102是基本密封的，當蓋子32推向室8時，將室8內(nèi)的空間密封。
當線性致動電動機116以一個方向旋轉(zhuǎn)時，螺紋桿110向下運動，推動蓋子32打開。當螺帽118到達止推軸承119處時，螺紋桿110不再沿軸向運動，這引起中管104基本上與電動機速度匹配。然后室8處于打開狀態(tài)，推進器48造成室8內(nèi)外液體交換。
當線性致動電動機116反向旋轉(zhuǎn)時，螺紋桿110向上運動，拉動蓋子32關閉。當室8閉合時，在中管104上的張力防止螺紋桿110軸向運動。這就引起中管104以與電動機116相同的速度旋轉(zhuǎn)。然后室8就處于關閉位置，使液體停留在室8內(nèi)，同時被推進器48持續(xù)地混合。
圖5顯示包括一個任選附加檢測探頭的室8結(jié)構的另一個實施方案。所有其它零件都與圖4所示相同。任選檢測探頭10C有一個檢測端50。任選檢測探頭10C是溶解氧探頭。它通過連接線24C與中央控制和分析單元20相連。
參照圖6，裝置52的構成使其能夠?qū)⒏鞣N溶液準確地分散到整個系統(tǒng)的其它組件上。裝置52包括一個殼198，優(yōu)選包括兩個溶液容器200和202，雖然它可以制造成只包括一個或兩個以上溶液容器。這些容器200和202具有相應的溶液泵204和206，通過泵進料管線208和210與各自的溶液容器相連。泵進料管線優(yōu)選安裝一個延伸通過殼198的尖銳的或針狀裝置212和214。
每個溶液容器優(yōu)選由可被針狀或光銳裝置刺透的塑料制造，這樣，當溶液容器下降到針的位置時，它就刺透容器以提供接近溶液的通道。該容器的形狀最優(yōu)選地呈現(xiàn)能夠促進溶液容器中的溶液流向針狀裝置的形狀。
由于出于測量的目的使溶液保持未受污染并保持其精確濃度很重要，所以，將其密封就很重要。然而，在排空容器時，特別優(yōu)選提供用來讓空氣填充液體排出后容器內(nèi)產(chǎn)生的空間的裝置。這可以由許多裝置來實現(xiàn)，不過，特別優(yōu)選使用針狀裝置216和218來刺透溶液容器200和202并提供空氣通往溶液容器內(nèi)的通道。針狀裝置216和218與空氣管線230和232相連。
每個與各自溶液容器相連的泵204和206通過管線222和224連接控制和分析單元20(在圖6上未顯示)。泵204和206也通過溶液進料管226和228連接著檢測室8(在圖6上未顯示)，以在特定的時間向檢測室8供應計量的或精確量溶液。
當然，容器中的溶液可以改變。然而，優(yōu)選的溶液是氯化銨或硝酸鈉。在容器中也可以裝有pH值和/或離子強度調(diào)節(jié)溶液。根據(jù)特定的需要可以使用其它溶液。當然，根據(jù)需要溶液可以不同濃度存在。
NOx經(jīng)常是污水中污染物的主要部分。因此，實時快速而簡易地測定污水中的NOx是特別有利的。所以本發(fā)明的一個方面涉及測定污水中的NOx量。用測定液體中NOx的方法可以實現(xiàn)這一點，該方法包括分離液體試樣、在時間t0調(diào)節(jié)試樣的pH值和/或離子強度值、在預定時間t1用NOx選擇探頭記錄在試樣中存在的NOx值、在另一預定時間t2后記錄在試樣中存在的另一個NOx值、按照下面的公式確定在每個預定時間t1和t2試樣中的NOx濃度[NOx]=10amV+b這里a和b是NOx探頭的線性系數(shù)；根據(jù)下面公式確定試樣中NOx的變化Δ[NOx]=[NOx]2-[NOx]1；以及根據(jù)下面的公式確定試樣中NOx的濃度[NOx]0=[NOx]1-Δ[NOx]Δt×(t1-t0)]]>在圖7的流程圖的上半部分顯示了此方法。
按照下面的方法按照圖7所示方塊圖的下半部分可以校準此NOx分析儀。
a)從污水處理罐中收集混合液試樣，如上所述進行NOx分析，只是在測定NOx濃度后，不把試樣排放到處理罐中。儲存參數(shù)和中間結(jié)果如[NOx]1、[NOx]2、mV1、mV2、Δ[NOx]/Δt以備校準階段使用；b)在測定NOx濃度以后，在試樣容器中注入預定體積的硝酸鹽或亞硝酸鹽溶液，使容器中的NOx濃度增加Δ[NOx]c1，(例如，假設試樣室的體積為500mL,0.5mL的1000ppm硝酸鈉或亞硝酸鈉溶液的Δ[NOx]c1=1ppm,)；c)等待t3秒，從探頭上讀取第三個mV讀數(shù)mV3；d)注入第二份校準溶液，使NOx濃度增加Δ[NOx]c2，(例如，考慮第一次校準溶液的劑量，2.0mL的1000ppm硝酸鈉或亞硝酸鈉溶液的Δ[NOx]c2=5ppm,)；e)等待t4秒，從探頭上讀取第四個mV讀數(shù)mV4；f)使用如下的公式計算NOx的線性系數(shù)a和b；log[NOx]o-Δ[NOx]Δt×(t3-t0)+Δ[NOx]c1=a×mV3+b]]>log[NOx]o-Δ[NOx]Δt×(t4-to)+Δ[NOx]c2=a×mV4+b]]>g)使用新得到的a和b從mV0計算[NOx]0；如果新計算的[NOx]0與原先的[NOx]0基本吻合，就認為校準成功，反之，就使用新計算的[NOx]0重復校準過程；當[NOx]0j和[NOx]0j+1的差值處在預定可接受范圍內(nèi)時，就認為校準完成；h)將試樣排放到處理罐中，開始新的測試周期；i)可以按每個測量周期或每天的頻率校準NOx分析儀。缺失校準頻度優(yōu)選是每天一次。
測定硝化速度是更有利的。有兩種優(yōu)選方法進行本發(fā)明的這種測定。在第一個實施方案中，該方法包括a)在t0分離第一液體試樣；b)在預定的時間t1測定試樣中的氨濃度[NH3]1或銨濃度[NH4+]1，然后將該第一試樣放到處理罐中；c)在另一個預定時間t2以后，分離第二液體試樣，并向第二液體試樣中通入空氣；d)在t3停止向第二液體試樣通入空氣，并調(diào)節(jié)第二試樣的pH值；e)在預定時間t4記錄第二試樣中另一個氨[NH3]2或銨[NH4+]2值；以及
f)按照下面的公式計算液體的硝化速度 這里NR是硝化速度，Δt是t3-t2，而Δ[NH3]是[NH3]1-[NH3]2或Δ[NH4+]是[NH4+]1-[NH4+]2。
圖10所示流程圖中簡要說明了該方法。
在第二個實施方案中，使用了兩個取樣單元(如圖3所述)，此方法包括a)在t0分離第一和第二液體試樣，并向第二液體試樣中通入空氣；b)測定第一試樣中的氨濃度[NH3]1或銨濃度[NH4+]1；c)在t1停止向第二試樣通入空氣；d)測定在第二試樣中的氨濃度[NH3]2；e)按照如下的公式測定液體的硝化速度 這里NR是硝化速度，Δt是t1-t0，而Δ[NH3]是[NH3]1-[NH3]2或Δ[NH4+]是[NH4+]1-[NH4+]2。
在圖9中顯示的流程圖中概述了該方法。
以此測量模式的氨分析儀的優(yōu)選操作如下a)從污水處理罐中收集混合液試樣；b)注入pH值調(diào)節(jié)溶液將水相的pH值調(diào)到大約12.0；這可以通過預定量或者由pH探頭的反饋控制來實現(xiàn)；將此作為時間0，t0記錄下來；c)等待t1秒，從氨探頭讀取第一個mV1讀數(shù)；d)等待t2秒，從氨探頭讀取第二個mV2讀數(shù)；e)使用下面的公式從mV1和mV2計算氨濃度，這里a和b是氨探頭的線性系數(shù)；[NH3]=10amV+bf)如下計算從試樣中釋放的氨的量Δ[NH3]Δt=[NH3]2-[NH3]1t2-t1]]>g)如下計算試樣的氨濃度[NH3]0=[NH3]1-Δ[NH3]Δt·(t1-t0)]]>h)在測量氨濃度以后，將試樣排放到處理罐中，取新鮮試樣進行下一次測試。
氨分析儀優(yōu)選按下面方法校準a)從污水處理罐中收集混合液試樣，如上所述進行氨分析，只是在測量氨濃度以后不把試樣排放到處理罐中；儲存參數(shù)和中間結(jié)果如[NH3]1、[NH3]2、mV1、mV2、Δ[NH3]/Δt備校準階段使用；b)在測量氨濃度以后，在試樣容器中注入預定體積的氨溶液，使該容器中氨的濃度增加Δ[NH3]c1，(比如，假設試樣室的體積為500mL,0.5mL的1000ppmNH4Cl-N溶液Δ[NH3]c1=1ppm,)；c)等待t3秒，從探頭讀取第三個mV讀數(shù)mV3；d)注入第二份校準溶液，使氨濃度增加Δ[NH3]c2，(比如，考慮第一次校準溶液的劑量，2.0mL的1000ppm NH4Cl-溶液的Δ[NH3]c2=5ppm,)；e)等待t4秒，從氨探頭讀下第四個mV讀數(shù)mV4；f)使用下面的公式計算氨的線性系數(shù)，a和blog[NH3]o+Δ[NH3]Δt×(t3-t0)+Δ[NH3]c1=a×mV3+b]]>log[NH3]0+Δ[NH3]Δt×(t4-t0)+Δ[NH3]c2=a×mV4+b]]>g)使用新得到的a和b從mV0計算[NH3]0；如果新計算的[NH3]0與原先的[NH3]0基本吻合，就認為校準成功，反之，就使用新計算的[NH3]0重復校準過程；當[NH3]0j和[NH3]0j+1的差值處在預定可接受范圍內(nèi)時，就認為校準完成；h)將試樣排放到處理罐中，開始新的測試周期。
可以按每個測量周期或每天的頻率校準氨分析儀。缺失校準頻率優(yōu)選是每天一次。
測定脫氮速度(DR)也是有利的。依據(jù)NOx的濃度測定DR。按照圖8的流程圖顯示的方法進行計算，該方法包括a)在t0分離液體試樣；b)在預定時間t1測量試樣中NOx的濃度[NOx]1；c)在預定時間t2測量試樣中NOx的濃度[NOx]2；d)按照下面的公式確定液體的脫氮速度DR=Δ[NOx]Δt]]>這里Δ[NOx]是[NOx]1-[NOx]2；Δt=t2-t1；在監(jiān)測和控制污水處理過程中測定硝化速度NR的一個實際應用是評估和優(yōu)化生物反應器的操作。當在實時基礎上測量NR時，該信息可以回答下面的問題1)活性污泥還有沒有硝化能力，即在生物量中還有沒有硝化細菌存在。NR值很低或接近0表明生物量中硝化菌種群少或者已不存在，而一個高的NR值表明硝化過程是適當?shù)摹?br> 2)在工廠現(xiàn)行污水負荷下，能夠達到什么程度的硝化作用？當測定NR時，能夠基于營養(yǎng)物負荷計算出適當?shù)爻グ彼璧臅r間?？梢詫⒋怂柘趸瘯r間與現(xiàn)在在生物反應器中液體停留時間進行比較，觀察是否可以實現(xiàn)適當?shù)南趸?br> 3)要達到所需的硝化程度最好的曝氣速度是多大？當從NR值計算的空氣供應量與硝化過程中實際空氣需求量相匹配時，就達到了最佳空氣供應速度。過分的曝氣將導致生物量變質(zhì)并浪費能量，而在曝氣不足會引起污水處理不當。這兩種情況都可以通過用NR作為控制參數(shù)之一進行適當?shù)钠貧饪刂贫苊狻?br> 4)對于所需的硝化程度，生物反應器內(nèi)生物量的最佳細胞平均停留時間(MCRT)是多少？從NR值可以估計硝化細菌的種群量。此估計可以讓操作者確定生物量中硝化細菌達到所希望的生長程度所需的適當?shù)募毎骄Ａ魰r間(MCRT)?？梢杂肕CRT控制活性污泥的消耗。
5)在生物反應器中須要保持什么水平的生物量濃度才能實現(xiàn)硝化？當NR值高時，意味著硝化細菌的種群量較高，工廠在生物反應器中可以使用較低濃度的生物量就可以實現(xiàn)硝化，而NR值較低時，就要求在生物反應器中保持較高的生物量濃度。
6)NR的測量也讓污水處理廠的操作者能夠估計用現(xiàn)有的裝置能夠處理多大量的流入污水，從而可以規(guī)劃工廠的擴建或改建。
可以用脫氮速度DR來監(jiān)測和控制污水處理工藝中的生物脫氮過程。當在實時基礎上測量DR時，該信息可以回答如下問題1)生物反應器的脫氮能力如何？基于測量的DR值、有關缺氧區(qū)硝酸鹽負荷、缺氧區(qū)液體停留時間和所需的脫氮度等信息，可以估計該工廠可以處理多大的污水進水量。
2)對缺氧區(qū)最佳內(nèi)循環(huán)速度是多少？對缺氧區(qū)的硝酸鹽負荷基本上來自生物反應器需氧區(qū)末端被硝化的混合液的內(nèi)循環(huán)，參見圖1定位脫氮內(nèi)循環(huán)。了解到DR就能夠精確地控制內(nèi)循環(huán)，實現(xiàn)充分利用缺氧區(qū)，并避免過分循環(huán)而浪費泵能。
3)有沒有任何限制實現(xiàn)最佳脫氮的因素？DR測量可以評估在碳質(zhì)營養(yǎng)物方面的脫氮活性和硝酸鹽負荷。DR較低表明由于碳質(zhì)營養(yǎng)物被限制而產(chǎn)生的內(nèi)生脫氮。增強碳質(zhì)營養(yǎng)物負荷會增強脫氮方法。而在另一方面，DR較高則預言了活性脫氮過程。增加內(nèi)循環(huán)對從污水流中除去總氮會有改善。
本發(fā)明可以應用于任何微生物過程，包括但不限于污水凈化(市政污水、工業(yè)污水等)、制藥/生物技術生產(chǎn)過程、釀造、發(fā)酵或其它任何涉及微生物純種群或混合種群的過程。
權利要求
1．測量液體硝化速度的方法，其中包括a)在t0分離液體試樣；b)在預定時間t1測定所述試樣中的氨濃度[NH3]1或銨濃度[NH4+]1；c)在另一個預定時間t2以后分離另一個液體試樣并向所述另一個液體試樣中通入空氣；d)在t3停止向所述另一個液體試樣通入空氣并調(diào)節(jié)所述另一個試樣的pH值；e)在預定時間t4測量所述另一個試樣中的氨濃度[NH3]2或銨濃度[NH4+]2；以及f)按照下面的公式確定液體的硝化速度NR=Δ[NH3]Δt]]>或NR=Δ[NH4+]Δt]]>這里NR是硝化速度，Δt是t3-t2，而Δ[NH3]是[NH3]1-[NH3]2或Δ[NH4+]是[NH4+]1-[NH4+]2。
2．權利要求1的方法，其中還包括在選擇的間隔重復步驟a)～f)以測定硝化速度的變化。
3．權利要求1的方法，其中用氨選擇探頭測量所述氨值[NH3]。
4．權利要求1的方法，其中用銨離子選擇探頭測量所述銨值[NH4+]。
5．權利要求3的方法，其中還包括定期地校準所述氨選擇探頭。
6．權利要求4的方法，其中還包括定期地校準所述銨離子選擇探頭。
7．權利要求1的方法，其中所述液體含有有機物。
8．權利要求7的方法，其中至少一部分所述有機物能夠釋放氨。
9． 權利要求1的方法，其中所述液體是未被過濾的。
10．權利要求1的方法，其中所述液體是污水。
11．測定液體硝化速度的方法，其中包括a)在t0分離第一和第二液體試樣，并向所述第二液體試樣中通入空氣；b)測定所述第一試樣中的氨濃度[NH3]1或銨濃度[NH4+]1；c)在t1停止向所述第二試樣通入空氣；d)測定在所述第二試樣中的氨濃度[NH3]2或銨濃度[NH4+]2；e)按照如下的公式測定液體的硝化速度NR=Δ[NH3]Δt]]>或NR=Δ[NH4+]Δt]]>這里NR是硝化速度，Δt是t1-t2，而Δ[NH3]是[NH3]1-[NH3]2或Δ[NH4+]是[NH4+]1-[NH4+]2。
12．權利要求11的方法，其中還包括在選擇的間隔重復步驟a)～d)以測定硝化速度的變化。
13．權利要求11的方法，其中用氨選擇探頭測定所述氨的量。
14．權利要求11的方法，其中用銨離子選擇探頭測定所述銨的量。
15．權利要求13的方法，其中還包括定期地校準所述氨選擇探頭。
16．權利要求13的方法，其中還包括定期地校準所述銨離子選擇探頭。
17．權利要求11的方法，其中所述液體含有有機物。
18．權利要求17的方法，其中至少一部分所述有機物能夠釋放氨。
19．權利要求11的方法，其中所述液體是未被過濾的。
20．權利要求11的方法，其中所述液體是污水。
21．測量液體中NOx的方法，其中包括a)分離液體試樣；b)在時間t0調(diào)節(jié)所述試樣的pH值和/或離子強度；c)在預定時間t1用NOx選擇探頭記錄所述試樣的mV1值；d)在另一個預定時間t2以后記錄所述試樣的另一個mV2值；e)按照下面的公式，在每個時間t1和t2確定所述試樣中的NOx濃度[NOx]=10amV+b這里a和b是NOx探頭的線性系數(shù)；f)按照下面的公式，確定所述試樣中NOx濃度的改變Δ[NOx]=[NOx]2-[NOx]1；以及g)按照下面的公式，確定試樣的NOx濃度[NOx]o=[NOx]1-Δ[NOx]Δt×(t1-t0)]]>這里，Δt是t2-t1。
22．權利要求21的方法，其中還包括排放所述試樣和重復步驟a)～g)。
23．權利要求21的方法，其中還包括定期地校準所述硝酸鹽和/或亞硝酸鹽選擇探頭。
24．測量液體脫氮速度的方法，其中包括a)在t0分離液體試樣；b)在預定時間t1測量所述試樣中的濃度[NOx]1；c)在預定時間t2測量所述試樣中的濃度[NOx]2；d)按照下面的公式確定液體的脫氮速度DR=Δ[NOx]Δt]]>這里，Δ[NOx]是[NOx]1-[NOx]2，以及Δt=t2-t1。
25．權利要求24的方法，其中還包括在選擇的間隔重復步驟a)～d)以確定脫氮速度的變化。
26．權利要求24的方法，其中用硝酸鹽和/或亞硝酸鹽選擇探頭確定所述[NOx]值。
27．權利要求24的方法，其中所述液體是污水。
全文摘要
本發(fā)明涉及在生物化學過程中測量NOx的設備和方法,以及實時測量含懸浮固體或不含懸浮固體的液體的硝化速度和/或脫氮速度的設備和方法。
文檔編號G01N33/18GK1323394SQ99810982
公開日2001年11月21日 申請日期1999年8月4日 優(yōu)先權日1998年8月18日
發(fā)明者J·F·李, S·K·曼尼辛, M·E·科爾伯, 楊新 申請人:生化技術公司