從早期階段開始，污水處理廠（WWTP）主要為去除有機物而開發(fā)，然而從20世紀中期開始，湖泊和河流中的富營養(yǎng)化現(xiàn)象開始顯現(xiàn)，這是由于在污水處理廠的高級處理過程中產(chǎn)生了磷和氮的排放。
富營養(yǎng)化源于希臘語“eutrophos”，意為“營養(yǎng)充足”，是由于營養(yǎng)物（主要是磷（P）和氮（N））濃度過高造成的，導致藻類大量繁殖，溶解氧耗盡，水生生物死亡。此外，富營養(yǎng)化過程中釋放的有毒物質(zhì)往往會通過食物鏈積累，對人類健康造成危害。
因此，長期以來，在廢水排放前有效去除磷酸鹽和銨鹽是關鍵步驟。
污水處理廠通過去除廢水中的磷和氮等污染物，在保護環(huán)境方面發(fā)揮著重要作用。下圖是一個刺激性脫氮除磷過程。
圖：刺激性脫氮除磷過程（Dai, HL等人，2022）
脫氮除磷的主要技術
污水處理廠采用多種方法和技術去除磷和氮，包括生物、化學和物理過程。
生物營養(yǎng)物去除（BNR）過程，例如強化生物除磷（EBPR）和硝化-反硝化，利用微生物群落代謝磷酸鹽并將氮化合物轉(zhuǎn)化為無害氣體。EBPR依靠聚磷微生物（PAO）在厭氧條件下釋放磷酸鹽，然后在好氧條件下過度吸收磷酸鹽進行去除。
硝化作用包括硝化細菌將銨鹽氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，而反硝化作用則是在缺氧條件下將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮氣。
化學沉淀，例如使用明礬或氯化鐵等金屬鹽，通過形成不溶性沉淀物來促進磷酸鹽的去除。同樣，脫氮也可以通過氨汽提或離子交換等化學過程來實現(xiàn)。
包括反滲透和超濾在內(nèi)的膜過濾技術可通過物理方式將磷酸鹽和氮化合物從廢水中分離出來，從而有效去除磷酸鹽和氮化合物。
表：除磷脫氮技術摘要
為了有效地實現(xiàn)脫氮除磷，上述3種過程一般結(jié)合在一起使用，例如，在生物處理過程中使用化學沉淀，以達到更高的去除率。然而，這一步驟會增加污水處理廠的運營成本，因此，實時監(jiān)測磷和氮濃度的在線分析儀非常重要，他們對于監(jiān)測和控制水、廢水和各種工業(yè)過程中的磷和氮含量至關重要。同時也需要考慮如下問題：
準確度和靈敏度
尤其是在水中磷酸鹽離子含量較低的情況下。
速度和響應時間
快速檢測和響應時間至關重要，尤其是在需要實時監(jiān)測和控制以節(jié)約材料成本和能耗的應用中。
易于使用和維護
用戶友好的界面和直觀的操作是確保操作員能夠輕松配置、校準和維護分析儀的基本功能。
成本效益
消耗性試劑通常價格昂貴，測量后需要特別小心處理。
WTW Alyza 1Q的獨特功能
為了克服這些問題，賽萊默旗下品牌 WTW開發(fā)出了革命性的磷酸鹽和氨分析儀Alyza IQ，以幫助客戶更有效地監(jiān)測磷酸鹽和氨鹽。
圖：Alyza IQ PO4內(nèi)部結(jié)構(gòu)
同時，WTW也通過多通道閥技術和化學試劑袋來克服此類特定挑戰(zhàn)。WTW Alyza IQ具有獨特功能。
準確度高達±2%或20 ppt。
每次測量最多只需5分鐘。
每3個月只需10分鐘進行定期維護。
每次測量消耗5μL，按10分鐘間隔計算，每天不到1 ml。
可同時監(jiān)測2個點。
圖：Alyza IQ測量單元。（a）測量單元；（b）多通道閥；（c）化學試劑袋（試劑、標準品、清潔溶液）
圖：污水處理廠WTW Alyza IQ PO4
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