EZ7200系列挥发性脂肪酸(VFA)在线分析仪在瑞典市政股份公司（VIVAB）的测试
2019-08-12，星期一
对挥发性脂肪酸（VFA）产生的监测和优化以及厌氧过程中的碱度和酸度的 控制是防止消化池和生物除磷（EBPR）装置发生急性故障和出现瓶颈的两个重 要因素。
在线分析仪为这些过程的检测提供了很好的机会，因为它能够连续监测和确 定整个消化池过程的情况和状态。Hach 公司旗下的 AppliTek EZ7200 系列 VFA 在线分析仪有助于监测、控制、优化和保护厌氧过程。该仪器测量以下参数：pH， VFA，碳酸氢盐，总碱度和部分碱度。瑞典市政股份公司(VIVAB[Vatten & Milijo i vast AB]) 在三个不同的地点对其进行了测试，并使用三种不同的实验室方法 对相同的样品进行了分析。
安装
仪器由两个单元组成，即预处理单元和分析仪单元。预处理面板由不同类型 的阀门、带过滤器的预处理面板和减压阀组成。
实验室分析过程
将在线测量结果与评估中使用的三种不同方法进行比较。
1）AnaSense 方法
该方法模拟了 EZ7200 系列分析仪的测试过程。用 0.1 M 硫酸（H2SO4） 滴定 20 mL 样品，使原来的 pH 值降至 5.75 以测定部分碱度，然后降至 4.3 以 测定总碱度。为了计算碳酸氢盐，继续滴定直到 pH 值达到 4.0，之后将样品曝 气 90 秒以除去碳酸盐。用 0.02M 氢氧化钠（NaOH）将样品从 pH4.0 滴定到 pH5.0，以此来测定 VFA。
2）VIVAB 方法（法尔肯贝里）
在瑞典法尔肯贝里，有资质的实验室在检验前对样品进行了过滤。将 50 mL 样品用 0.1 M 硫酸滴定，使其原来的 pH 值降至 pH 5.75 以测定部分碱度，然 后降至 pH 4.0 以测定总碱度。继续滴定，直至 pH 值达到 3.3 和 3.5 之间。然 后将样品煮沸至少三分钟。冷却至室温后，用 0.05M 氢氧化钠滴定样品，将样 品 pH 值从 4.0 升至 7.0 以测定 VFA。
3）在瓦尔贝里被认可的实验室的测试方法
在瓦尔贝里被认可的实验室用蒸馏水（比例 1:1）来稀释污泥。稀释后，通过孔径为 6-10μm 的过滤器过滤样品。随后，将 10 mL 滤液和 90 mL 蒸馏水混合并用 0.05 M 盐酸滴定。部分碱度在 pH5.75 下测定，总碱度在 pH4.00 下测定。通过使用 Hach®试剂（LCK 365）来测定 VFA，且样品已被离心和过滤（过滤孔径 6–10μm）。
现场安装
1）Getteröverket 污水处理厂
Getteröverket 位于瓦尔贝里市，是 VIVAB 最大的污水处理厂之一。它的 处理能力为 5,600 kg BOD7 /天，相当于 80,000 PE（人口当量）。这座传统的 污水处理厂通常处理生活污水，大约只有 7%的进水 BOD7 负荷来自工业废水， 其主要来自鱼类加工业。污水处理厂共有 4 个消化池，总容积 3600 立方米，即每个反应器的容积为 900 立方米。
由于该反应器预计会发生工艺变化，因此将 AnaSense 分析仪连接至主反 应器。此外，预计由于 VFA 的增加和碱度的降低，能够第一时间察觉该反应器 工艺过程的不稳定性。这种发展有可能是由于有机负荷的变化和预浓缩引起的。
2）嘉士伯（Carlsberg）啤酒厂预处理
很多工业都位于法尔肯贝里市或该市附近。由于工业废水的不稳定性，最大 的污水处理厂 Smedjeholmen 的水处理面临着重大挑战。尤其是嘉士伯啤酒厂 的废水需要特殊的预处理。来自啤酒厂的出水在位于法尔肯贝里市南部的厌氧内 循环反应器（IC 反应器）中进行预处理。VIVAB 负责该设施的维护和运行。在 IC 反应器中处理工艺水主要有两个目的，即提高沼气产量和在 Smedjeholmen 污水处理厂进行处理前降低 BOD 负荷。
乌拉勒德（Ullared）污水处理厂
乌拉勒德污水处理厂位于法尔肯贝里市。它主要处理来自 Gekås 购物中心 的废水，该购物中心设有商店、餐厅和露营地等。因此，在购物时间和假日期间， 水力和 BOD 负荷会发生剧烈变化和波动。乌拉勒德的污水处理厂处理能力为 518 kg BOD7 /天，相当于 7,400 PE。该污水处理厂是作为生物除磷设备（BIO-P）建造的，并且采用了用于 VFA 生产的再循环活性污泥处理法（ARP）。乌拉勒德污水处理厂的废水处理工艺主要分为机械处理、生物处理和抛光池处理三个 步骤。
结果和讨论
图 1: Getteröverket 污水处理厂 2016 年 6 月 14 日至 8 月 23 日在线测量结果
图 2：Getteröverkett 污水处理厂的在线测量和实验室每周测量结果之间的比较
图 3：Getteröverkett 污水处理厂的在线测量和实验室每周测量结果之间的比较
1）Getteröverket 污水处理厂
研究结果有助于评价和改进 Getteröverkett 污水处理厂消化池的工艺。由 于入口流量稳定，消化池的碱度和 VFA 值相当稳定。对最近的在线测量结果进 行检查，明显的是即使是过程中的微小变化或事件也能立刻被分析仪识别出来， 比如说离心机的停止。该分析仪具有改进工艺，降低能耗和减少成本的潜力。由 于聚合物消耗量从 3.8 吨/年（2015 年）减少到零，因此，当全年预浓缩被忽略时，节省的聚合物每年可降低高达 150000 克朗（瑞典货币单位）的成本。此外， 提高污泥（弃水悬浮物）的脱水性，可降低污泥输送成本，减少内部循环。与在 线测量结果之间的比较表明，在优化之后，所有的图都遵循相同的趋势（图 1）。
由于 VIVAB 有额外的过滤过程，VIVAB 方法的值低于在线测量值。除 VFA 值较高外，AnaSense 方法得到的值范围与在线测量方法得到的值相似。从法尔 肯贝里的方法获得的值始终低于在线测量值，这归因于样本的额外过滤过程。
瓦尔贝里被认可的实验室的结果表明，所有测量值都在不同的范围内，但遵循相同的趋势（图 2+3）。
2）嘉士伯
碱度值变化很快且不规则，而普通的 VFA 值比较稳定，在 30 mg/L 到 55 mg/L 的小范围内波动。如果结合进水流量处的 TOC 在线监测，VFA 的测量将 更加有效。基于这些关键参数，进入反应器的进水流量可以得到调整。在线测量 值与实验室值之间的比较表明，所有值都遵循相同的趋势，这表明分析仪工作正 常（图 4+5）。
3）乌拉勒德的污水处理厂
与以前的试验相比，这里获得的总的在线结果更不稳定。这是由于与厌氧消 化池中的通常水平相比，ARP 中的碱度和 VFA 含量明显较低。然而，所得结果 表明趋势是准确的，且遵循了 ARP 过程中的预期变化，这增强了监测的可靠性。 整个过程中的在线测量结果与实验室的结果进行了比较。实验室的值表明，所有 值都遵循相同的趋势，这表明分析仪工作正常（图 6）。
图 4：嘉士伯的实验室结果和在线测量结果的比较
图 5：嘉士伯的实验室结果和在线测量结果的比较
图 6：乌拉勒德的实验室结果和在线测量结果的比较
结论
使用 EZ7200 系列在线 VFA 分析仪进行试验的重点是确定分析结果是否可 信，以及分析仪是否是监测污水处理厂工艺的有效仪器。对仪器的评估表明，在 线测量值确实是准确的。在线测量值与实验室测量值之间的比较表明分析仪的测 值是可靠的，并且所有测量值都遵循相同的趋势。根据这些结果可以得出即使是 过程中的微小变化也是可以被识别到的。因此，在不存在反应器酸化风险的情况 下，优化工艺是具有可能性的。Getteröverkett 污水处理厂可以通过绕过预浓缩 来改进工艺，这样每年可节省 150000 瑞典克朗并降低污泥运输成本。
