EZ7200系列揮發(fā)性脂肪酸(VFA)在線分析儀在瑞典市政股份公司（VIVAB）的測試
2019-08-12，星期一
對揮發(fā)性脂肪酸（VFA）產(chǎn)生的監(jiān)測和優(yōu)化以及厭氧過程中的堿度和酸度的 控制是防止消化池和生物除磷（EBPR）裝置發(fā)生急性故障和出現(xiàn)瓶頸的兩個重 要因素。
在線分析儀為這些過程的檢測提供了很好的機會，因為它能夠連續(xù)監(jiān)測和確 定整個消化池過程的情況和狀態(tài)。Hach 公司旗下的 AppliTek EZ7200 系列 VFA 在線分析儀有助于監(jiān)測、控制、優(yōu)化和保護厭氧過程。該儀器測量以下參數(shù)：pH， VFA，碳酸氫鹽，總堿度和部分堿度。瑞典市政股份公司(VIVAB[Vatten & Milijo i vast AB]) 在三個不同的地點對其進行了測試，并使用三種不同的實驗室方法 對相同的樣品進行了分析。
安裝
儀器由兩個單元組成，即預(yù)處理單元和分析儀單元。預(yù)處理面板由不同類型 的閥門、帶過濾器的預(yù)處理面板和減壓閥組成。
實驗室分析過程
將在線測量結(jié)果與評估中使用的三種不同方法進行比較。
1）AnaSense 方法
該方法模擬了 EZ7200 系列分析儀的測試過程。用 0.1 M 硫酸（H2SO4） 滴定 20 mL 樣品，使原來的 pH 值降至 5.75 以測定部分堿度，然后降至 4.3 以 測定總堿度。為了計算碳酸氫鹽，繼續(xù)滴定直到 pH 值達到 4.0，之后將樣品曝 氣 90 秒以除去碳酸鹽。用 0.02M 氫氧化鈉（NaOH）將樣品從 pH4.0 滴定到 pH5.0，以此來測定 VFA。
2）VIVAB 方法（法爾肯貝里）
在瑞典法爾肯貝里，有資質(zhì)的實驗室在檢驗前對樣品進行了過濾。將 50 mL 樣品用 0.1 M 硫酸滴定，使其原來的 pH 值降至 pH 5.75 以測定部分堿度，然 后降至 pH 4.0 以測定總堿度。繼續(xù)滴定，直至 pH 值達到 3.3 和 3.5 之間。然 后將樣品煮沸至少三分鐘。冷卻至室溫后，用 0.05M 氫氧化鈉滴定樣品，將樣 品 pH 值從 4.0 升至 7.0 以測定 VFA。
3）在瓦爾貝里被認(rèn)可的實驗室的測試方法
在瓦爾貝里被認(rèn)可的實驗室用蒸餾水（比例 1:1）來稀釋污泥。稀釋后，通過孔徑為 6-10μm 的過濾器過濾樣品。隨后，將 10 mL 濾液和 90 mL 蒸餾水混合并用 0.05 M 鹽酸滴定。部分堿度在 pH5.75 下測定，總堿度在 pH4.00 下測定。通過使用 Hach?試劑（LCK 365）來測定 VFA，且樣品已被離心和過濾（過濾孔徑 6–10μm）。
現(xiàn)場安裝
1）Getter?verket 污水處理廠
Getter?verket 位于瓦爾貝里市，是 VIVAB 最大的污水處理廠之一。它的 處理能力為 5,600 kg BOD7 /天，相當(dāng)于 80,000 PE（人口當(dāng)量）。這座傳統(tǒng)的 污水處理廠通常處理生活污水，大約只有 7%的進水 BOD7 負(fù)荷來自工業(yè)廢水， 其主要來自魚類加工業(yè)。污水處理廠共有 4 個消化池，總?cè)莘e 3600 立方米，即每個反應(yīng)器的容積為 900 立方米。
由于該反應(yīng)器預(yù)計會發(fā)生工藝變化，因此將 AnaSense 分析儀連接至主反 應(yīng)器。此外，預(yù)計由于 VFA 的增加和堿度的降低，能夠第一時間察覺該反應(yīng)器 工藝過程的不穩(wěn)定性。這種發(fā)展有可能是由于有機負(fù)荷的變化和預(yù)濃縮引起的。
2）嘉士伯（Carlsberg）啤酒廠預(yù)處理
很多工業(yè)都位于法爾肯貝里市或該市附近。由于工業(yè)廢水的不穩(wěn)定性，最大 的污水處理廠 Smedjeholmen 的水處理面臨著重大挑戰(zhàn)。尤其是嘉士伯啤酒廠 的廢水需要特殊的預(yù)處理。來自啤酒廠的出水在位于法爾肯貝里市南部的厭氧內(nèi) 循環(huán)反應(yīng)器（IC 反應(yīng)器）中進行預(yù)處理。VIVAB 負(fù)責(zé)該設(shè)施的維護和運行。在 IC 反應(yīng)器中處理工藝水主要有兩個目的，即提高沼氣產(chǎn)量和在 Smedjeholmen 污水處理廠進行處理前降低 BOD 負(fù)荷。
烏拉勒德（Ullared）污水處理廠
烏拉勒德污水處理廠位于法爾肯貝里市。它主要處理來自 Gek?s 購物中心 的廢水，該購物中心設(shè)有商店、餐廳和露營地等。因此，在購物時間和假日期間， 水力和 BOD 負(fù)荷會發(fā)生劇烈變化和波動。烏拉勒德的污水處理廠處理能力為 518 kg BOD7 /天，相當(dāng)于 7,400 PE。該污水處理廠是作為生物除磷設(shè)備（BIO-P）建造的，并且采用了用于 VFA 生產(chǎn)的再循環(huán)活性污泥處理法（ARP）。烏拉勒德污水處理廠的廢水處理工藝主要分為機械處理、生物處理和拋光池處理三個 步驟。
結(jié)果和討論
圖 1: Getter?verket 污水處理廠 2016 年 6 月 14 日至 8 月 23 日在線測量結(jié)果
圖 2：Getter?verkett 污水處理廠的在線測量和實驗室每周測量結(jié)果之間的比較
圖 3：Getter?verkett 污水處理廠的在線測量和實驗室每周測量結(jié)果之間的比較
1）Getter?verket 污水處理廠
研究結(jié)果有助于評價和改進 Getter?verkett 污水處理廠消化池的工藝。由 于入口流量穩(wěn)定，消化池的堿度和 VFA 值相當(dāng)穩(wěn)定。對最近的在線測量結(jié)果進 行檢查，明顯的是即使是過程中的微小變化或事件也能立刻被分析儀識別出來， 比如說離心機的停止。該分析儀具有改進工藝，降低能耗和減少成本的潛力。由 于聚合物消耗量從 3.8 噸/年（2015 年）減少到零，因此，當(dāng)全年預(yù)濃縮被忽略時，節(jié)省的聚合物每年可降低高達 150000 克朗（瑞典貨幣單位）的成本。此外， 提高污泥（棄水懸浮物）的脫水性，可降低污泥輸送成本，減少內(nèi)部循環(huán)。與在 線測量結(jié)果之間的比較表明，在優(yōu)化之后，所有的圖都遵循相同的趨勢（圖 1）。
由于 VIVAB 有額外的過濾過程，VIVAB 方法的值低于在線測量值。除 VFA 值較高外，AnaSense 方法得到的值范圍與在線測量方法得到的值相似。從法爾 肯貝里的方法獲得的值始終低于在線測量值，這歸因于樣本的額外過濾過程。
瓦爾貝里被認(rèn)可的實驗室的結(jié)果表明，所有測量值都在不同的范圍內(nèi)，但遵循相同的趨勢（圖 2+3）。
2）嘉士伯
堿度值變化很快且不規(guī)則，而普通的 VFA 值比較穩(wěn)定，在 30 mg/L 到 55 mg/L 的小范圍內(nèi)波動。如果結(jié)合進水流量處的 TOC 在線監(jiān)測，VFA 的測量將 更加有效?；谶@些關(guān)鍵參數(shù)，進入反應(yīng)器的進水流量可以得到調(diào)整。在線測量 值與實驗室值之間的比較表明，所有值都遵循相同的趨勢，這表明分析儀工作正 常（圖 4+5）。
3）烏拉勒德的污水處理廠
與以前的試驗相比，這里獲得的總的在線結(jié)果更不穩(wěn)定。這是由于與厭氧消 化池中的通常水平相比，ARP 中的堿度和 VFA 含量明顯較低。然而，所得結(jié)果 表明趨勢是準(zhǔn)確的，且遵循了 ARP 過程中的預(yù)期變化，這增強了監(jiān)測的可靠性。 整個過程中的在線測量結(jié)果與實驗室的結(jié)果進行了比較。實驗室的值表明，所有 值都遵循相同的趨勢，這表明分析儀工作正常（圖 6）。
圖 4：嘉士伯的實驗室結(jié)果和在線測量結(jié)果的比較
圖 5：嘉士伯的實驗室結(jié)果和在線測量結(jié)果的比較
圖 6：烏拉勒德的實驗室結(jié)果和在線測量結(jié)果的比較
結(jié)論
使用 EZ7200 系列在線 VFA 分析儀進行試驗的重點是確定分析結(jié)果是否可 信，以及分析儀是否是監(jiān)測污水處理廠工藝的有效儀器。對儀器的評估表明，在 線測量值確實是準(zhǔn)確的。在線測量值與實驗室測量值之間的比較表明分析儀的測 值是可靠的，并且所有測量值都遵循相同的趨勢。根據(jù)這些結(jié)果可以得出即使是 過程中的微小變化也是可以被識別到的。因此，在不存在反應(yīng)器酸化風(fēng)險的情況 下，優(yōu)化工藝是具有可能性的。Getter?verkett 污水處理廠可以通過繞過預(yù)濃縮 來改進工藝，這樣每年可節(jié)省 150000 瑞典克朗并降低污泥運輸成本。
