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用总有机碳TOC方法优化营养物去除工艺

检测样品 饮用水

检测项目 营养盐

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美国环保局(EPA)乃至公众担心饮用水中的营养物质(例如含氮和磷的物质)含量过高,会危及公共健康,这就使得水处理厂必须改进处理工艺。脱硝(脱氮)就成为水处理工艺的一个重要环节。TOC在线分析法能够实时显示用碳量和除氮量之间的关系变化和偏差。此分析法不仅可以保证水中的硝酸盐和有机物含量降到最低,还能节省操作设备所需的时间、资源、化学品、资金。连续监测法允许操作人员根据情况变化来及时调整工艺,而无需将样品送到第三方实验室进行分析,因而具有省时省力的优点。

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美国环保局(EPA)乃至公众担心饮用水中的营养物质(例如含氮和磷的物质)含量过高,会危及公共健康,这就使得水处理厂必须改进处理工艺。脱硝(脱氮)就成为水处理工艺的一个重要环节。TOC在线分析法能够实时显示用碳量和除氮量之间的关系变化和偏差。此分析法不仅可以保证水中的硝酸盐和有机物含量降到最低,还能节省操作设备所需的时间、资源、化学品、资金。连续监测法允许操作人员根据情况变化来及时调整工艺,而无需将样品送到第三方实验室进行分析,因而具有省时省力的优点。用总有机碳 TOC方法优化营养物 去除工艺 难题:饮用水中的硝酸盐 美国环保局(EPA)乃至公众担心饮用水中的营养物 质(例如含氮和磷的物质)含量过高,会危及公共健 康,这就使得水处理厂必须改进处理工艺。对致力于 满足法规规定的氮含量限值的水处理厂来说,如何降 低来自径流、肥料、污水、发电厂、化学品厂的含氮 化合物的浓度始终是个难题。当饮用水中的含氮量过 高时,配水系统就会被富营养化,成为细菌的滋生地。硝酸盐危害婴儿、孕妇、酶缺乏症患者的健康,降低 他们的血液送氧能力1,2。美国环保局规定的饮用水中 的硝酸盐浓度限值为 10 ppm,亚硝酸盐浓度限值为 1ppm 2。工农业生产的废物和人类的排泄物排放到环境 中,地表水和地下水中的硝酸盐含量越来越高,例如 在美国加州的地下水井中就检测到高浓度的硝酸盐。因此,脱硝(脱氮)就成为水处理工艺的一个重要环 节。 方法:生物脱硝 脱硝是通过添加碳源(也称为电子供体,例如源流中 的甲醇、乙醇、MicroC®、乙酸、糖浆、碳等),将硝 酸盐还原成氮气的过程 3。生物脱硝是其中一种脱硝方 法,就是用厌氧细菌来消化碳源,从而降低硝酸盐含 量 3。与常规过滤和泥浆脱硝相比,生物脱硝有诸多优 点,例如生物脱硝可以在连续过程中进行,且无需去 除固体颗粒。生物脱硝对能源的需求极低,占用的工 作面积小,还可以通过提高碳源的利用率来不断优化 脱硝工艺。当细菌消耗掉硝酸盐之后,氮气便从水处 理池中排出,就可以对脱硝后的水进行最终处理,然 后将其送到配水系统中。这种生物处理方法也可以用 来去除其它污染物,如铬酸盐、高氯酸盐、硒等。 解决方案:TOC分析法的优势 生物脱硝的关键在于优化碳源的用量。世界卫生组织 在关于去除硝酸盐的文献中说,“控制碳源用量对工艺 操作至关重要,可以使用在线型分析仪来监测处理后 的水中的残留物浓度”4。在进行脱硝时,如果用碳量不 够,就无法将硝酸盐全部还原成氮气,还会在水中留 下大量的亚硝酸盐和氮氧化物。相反,如果用碳量过 高,细菌就会进而分解水中其它化学物质,例如分解 硫酸盐,产生硫化氢气体,不但气味难闻,还会造成 有害后果。如果出水中有大量的细菌或碳,就会提高 生物需氧量(BOD,Biological Oxygen Demand),增加有机消毒副产物(DBP,Disinfection Byproduct)的前体。 最理想的情况是用碳量刚好能维持细菌的活性。因此,碳源使用的优化对于实现高效脱硝、节约成本、提高 工艺效率来说至关重要。TOC分析仪在监测进水中的 硝酸盐和出水中的硝酸盐/亚硝酸盐的含量时,能够给 出给定碳源的除氮量。用 TOC分析仪进行脱硝后的监 测,能够以非专属的方法来快速测量碳源的除氮效率。生物脱硝的工艺流程如图 1所示。 TOC在线分析法能够实时显示用碳量和除氮量之间的 关系变化和偏差。此分析法不仅可以保证水中的硝酸 盐和有机物含量降到最低,还能节省操作设备所需的 时间、资源、化学品、资金。连续监测法允许操作人 员根据情况变化来及时调整工艺,而无需将样品送到 第三方实验室进行分析,因而具有省时省力的优点。 图 1:生物脱硝流程示意图 采用 TOC在线分析法后,就不必再根据出水中的硝酸 盐/亚硝酸盐的浓度来猜测碳源的使用效率。用此方法 来监测脱硝结果还有一大优点,就是能够同下游水处 理厂的工艺相匹配。对饮用水进行 TOC分析,有助于 水厂达到美国环保局对 TOC去除率、DBP监测、工艺 优化的规定指标。随着社会对经济饮用水的需求不断 提高、水资源相对减少、人们的污染防范意识越来越 强,水处理厂有必要优化工艺,以便高效去除水中的 营养物质和有机污染物。 参考文献 1. “Rolling Revision of the WHO Guidelines for Drinking-Water Quality: Nitrates and nitrites in drinking-water.” July 2004. World Health Organization. 2. “Consumer Factsheet on: NITRATES/NITRITES.” US EPA. http://www.epa.gov/ogwdw/pdfs/factsheets/ioc/nitrates.pdf 3. Neethling,J.B.“TertiaryDenitrificationProcessesforLow Nitrogen and Phosphorus.” November 2010. Water Environment Research Foundation. 4. “Water Treatment Processes for Reducing Nitrate Concentrations.” World Health Organization: Water Sanitation Health. http://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/chemicals/en /nitrateschap6.pdf

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Sievers分析仪(威立雅)为您提供《用总有机碳TOC方法优化营养物去除工艺》,该方案主要用于饮用水中营养盐检测,参考标准《暂无》,《用总有机碳TOC方法优化营养物去除工艺》用到的仪器有Sievers M5310 C在线型总有机碳TOC分析仪。

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