HACH便携式测定系统为污水厂提供解决方案———HACH便携式测定系

科罗拉多州，拉夫兰市的污水处理厂的操作人员发现溶解氧浓度的精确测量对于污水处理厂的分段供给曝气工艺非常关键。便携式的溶解氧测定仪不仅需要提供准确、可再现的测量，还必须具有使用和校准简单、能够承受多个曝气池的剧烈搅拌的特性。
   
         尽管先进的在线测量仪器可以提供连续的测量结果从而进行实时控制，但在市政污水处理厂的日常现场监测中，便携式的手持仪器仍然起着非常重要的作用。在科罗拉多州拉夫兰市，日处理能力为10MG的污水处理厂的操作人员使用手持式仪器来收集水厂各个过程的简单情况。为了确保正确的污水处理，在污水处理厂改良的活性污泥处理过程中，无论是确认还是调整自动控制系统，预先设定的现场测量都非常重要。在找到能够满足监测该污水处理厂分段供给曝气工艺的要求的合适的仪器之前，拉夫兰市污水处理厂的操作人员用过三种不同的手持式测定仪系统。
         为了满足更严格的氨氮限值，该污水处理厂从2004年10月开始使用分段供给曝气，有并行的三个内嵌曝气池组成，原水在通过重力流入二沉池之前，会流经这三个内嵌的曝气池。与传统的活性污泥过程中所有的初沉池出水进入第一个曝气池的顶部并以塞流模式流过曝气池不同，每个池子都接收一部分原水。此外，回流污泥仅被引入第一个曝气池的顶部。
         在这个过程中，需氧量被分布得更均匀，因此有助于氨氮的去除。此处，溶解氧的测量对整个过程控制而言非常关键。在六个曝气池中，必需始终维持充足的溶解氧以确保污染物的稳定性。溶解氧不足将会减慢或消灭曝气池培养的好氧微生物。如果溶解氧的浓度过高，将会导致消耗过多的电力，同时还会产生熟化的条件从而导致一些我们不需要的微生物的繁殖。
          污水处理厂的曝气系统所需要的氧由2个250-hp和2个200-hp的容积式鼓风机供给，提供的平均值约为6500scfm。哈希公司的6个LDO（荧光法溶解氧）探头，每个探头都放置在每个曝气池出口的下游，哈希公司的3个sc100控制器可以连续读数，并可以通过水厂的SCADA系统进行通讯，从而实现有效、节能的过程控制。
   
  现场测量溶解氧的要点
      “我们的鼓风机都配有变频驱动装置，我们的在线系统可以根据每个曝气池中的实时溶解氧浓度自动指示鼓风机电压什么时候上升，什么时候下降，电源什么时候开，什么时候关。”污水处理厂的操作人员Cindi Rutledge说，“进行严格的溶解氧控制不仅对于满足我们的要求非常关键，而且还可以省钱。因为运行这些鼓风机所需的电能非常贵。这也是我们使用手持仪器进行现场测量溶解氧的原因――为了确保我们的空气校准是正确的，我们的在线测定仪运行得很好以及我们在以最优化的模式运行我们的曝气系统。”
         拉夫兰市污水处理厂的操作人员最近参加了哈希公司的HQ40d便携式电化学测定仪的测试活动，该仪器是第一台既可以应用在实验室又可以应用在现场且不需要用户预先定义参数的仪器。使用哈希公司最新推出的IntelliCAL探头，一台HQd系列测定仪可以同时测量pH, 电导率、LDO和ORP中的任意两个参数。
        “我们对这台新的测定仪的测试主要是对水厂中的溶解氧的测量，该测定仪配备了一个IntelliCAL LDO探头。”Rutledge说，“对于能够做为一个测试点参与该测试，我们非常感兴趣，因为溶解氧浓度对于我们水厂的运行至关重要，测量点数据非常重要。任何能够使我们的工作更准确、有效的事情都是我们非常感兴趣的。”
   
  战胜不确定
       “我们曝气池中的探头测量值在便携式设备测量值的范围之内，这一点是非常重要的，”Rutledge说，“但使用膜式的溶解氧测定仪，我们从来都不能真正的确信这一点；读数总是有很多差异，我们一直都不能确定我们的控制是否得当。我们希望误差最好不要超过0.5mg/L，但是我们的手持式溶解氧测定仪测得的读数与在线测定仪的读数的差异通常都是1.0mg/L到2.5mg/L。
         Rutledge说膜式溶解氧测定仪的响应通常会来回反弹。“我们会设法使其稳定在一个读数上，这个过程有时很快，但是通常都会很慢。此外，膜式溶解氧测定仪还需要频繁的校准，我们只能使用文氏滴定法在实验室内进行校准，这种滴定方法非常耗时。
        为了使现场溶解氧的测量有更高的可信度，该污水处理厂在2005年6月开始使用哈希公司的便携式LDO测定仪。“这种手持式的LDO测定仪是一个相当大的进步，”Rutledge说，“它与我们曝气池中的探头测得的数值吻合得很好。当测定仪锁定一个数值时，你会对读数很有信心。而且，该测定仪可以进行自校准，还具有很多非常有用的特征。但是，直到三个月后，当我们参加关于哈希公司的HQ40d电化学测定仪和IntelliCAL探头的测试活动时，我们才最终找到我们一直想要的手持式测定仪。”
   
  HQ40d 测试
        HQ系列测定仪具有配备自校准导航的直观的用户界面，减少了出现校准错误的机会。全新的IntelliCAL即插即用探头可以节省时间，因为最后一次校准以及校准的历史记录都储存在探头中，当从一个测定仪转换到另外一个测定仪时，无需重新校准。该系统可以提供报告数据，包括时间、日期、样品编号和用户编号，这样用户可以存储和监测以前的读数。
       “我们很喜欢哈希公司的LDO测定仪――与之前我们使用的膜式溶解氧相比，该测定仪有很大的进步，”Rutledge说，“当我使用配有LDO探头的HQd40测定仪时，用同样的时间，HQd40可以完成5次测量，而其他测定仪仅能完成一次测量。该测定仪锁定数值非常快。而且，校准系统可以通知用户什么时候需要重新校准。这一点和迅速的响应时间结合在一起，使我们对我们的测量结果更有信心。”Rutledge说她和污水处理厂的其他操作人员都很喜欢这样一个事实，即只要打开测定仪，她们就可以去做其他的工作了。“我们的膜式溶解氧测定仪需要15～20分钟的预热时间，”Rutledge说，“因此，你通常可能需要在换上工作服之前就必需将测定仪开启，只有这样，当你准备好时它可能才可以使用。膜也会经常被污染，需要频繁更换，这项工作对于一个手指较粗的人而言并不是一项简单的工作。”她说，“我们的员工在更换膜的过程中，遇到了很多问题。但是使用LDO时，就没有膜的问题困扰我们了。”
        拉夫兰市污水处理厂的工作人员还关心一个问题，这也是他们之前使用手持式溶解氧测定仪所遇到的一个问题，即测定仪对六个曝气池所产生的剧烈的搅拌的耐受力。“每个曝气池的排放点都有大量的搅拌――很多气泡会冲击探头，”Rutledge说，“使用我们旧的测定仪时，探头太轻以至于我们也不知道它什么会被冲出来，什么时候又会被冲到池底――因为我们有时在黑暗中测量溶解氧，所以这样就很不好，当你把探头扔到池中时，你希望知道探头要处于你放置的位置。使用我们以前的那些测定仪时，我们不能确定这一点，但IntelliCAL探头比较重，可以停留在你希望它所处的位置。总的来说，我们觉得新的测定仪系统更坚固耐用――感觉上，它的耐用性应该是我们之前使用的测定仪的10倍。“校准简单，再现性好，我们也很喜欢它能够存储读数的能力，这样操作人员可以查找，甚至可以将读数下载到打印机或电脑中。该分析仪的扩展能力很强，可以将我们所有的样品点记录在新的测定仪中，或我们之前的LDO测定仪，甚至可以记录在我们之前的膜式溶解氧测定仪中。使用膜式溶解氧测定仪时，只能通过手写记录读数。”
   
  微调工艺
         自从2002年我们开始使用分段供给曝气工艺以来，拉夫兰市污水处理厂的操作人员一直在寻找更可靠的现场溶解氧测定方法。他们认为使用新的测定仪将会是完成这项任务很有意义的一步。
        “分段供给曝气对我们而言是一个新的工艺，也是我们需要适应的，”Rutledge说，“这个很难。你可以做一些改变然后立刻看到变化。如果我们的溶解氧有问题而我们又没有发现，我们绝对可以从电费帐单中发现这个问题。”“使用正确的监测工具是非常重要的，”她说，“例如，现在我们可以将曝气池排放点的数据和位于下游的在线LDO测定仪的数据相关联起来――我们已经发现有0.5mg的差异。经过一段时间，我们就可以采用这种类型的信息对我们的工艺进行微调。由于新的测定仪是多参数测定仪，现在我们有同时测量pH值的能力。我们计划在现场测定pH值，从而确定某个曝气池是否释放了过量的气体，这样我们就可以使用这些数据帮助我们进一步优化我们的系统。”