WTW 正磷酸盐分析仪优化除磷降低排放值

磷是一种重要的植物营养素。水体中磷浓度过高会导致藻类和水生植物富营养化和旺盛生长。生物大量死亡又会导致强烈的氧气消耗，从而导致水质进一步恶化。

由于正磷酸盐 (PO4-P) 在废水 Pges 中占最大份额，因此PO4-P 的沉淀起着重要作用。此案例以 Hilpoltstein 污水处理厂为例，展示了赛莱默旗下品牌WTW Alyza IQ PO4 正磷酸盐分析仪其测量技术如何应对这一挑战。

Hilpoltstein 污水处理厂出口 

Hilpoltstein 污水处理厂（图 1）的处理能力为 25,000 PE，属于 4 级规模，处理核心城市 Hilpoltstein 及其辖区（约 13,000 名居民）的废水。

机械处理阶段由筛网和沉砂池组成，然后是初级处理。生物处理在生化池中间歇性地进行。由于目前单通道产能利用率已已达到约 18,000 PE，所以并未运行第二条通道。化学处理发生在生物澄清池和二级澄清池之间。

控制前出口总磷：1.6 mg/L

控制后出口总磷：0.6 mg/L

污水处理塔所产生的污泥与来自Meckenhausen 外部工厂的污泥一起储存在现场。由于没有自己的污泥干燥设备，污泥每年通过移动箱式压滤机进行两次干燥。

每半年可处理大约 4,000 m³ 污泥的工艺用水，并将其逐渐输送到生物阶段。

自 2003 年以来，该工厂配备了 WTW 品牌的 IQ Sensor Net 分析仪系统，并通过测量氧和硝酸盐/铵（分别使用FDO® 700 IQ 和 VARiON® 700 IQ 传感器）来控制间歇性生物处理。

挑战 P 行动区

KA Hilpoltstein 位于 Roth 的法兰克尼亚中部地区，即所谓的“P 行动区”。

根据当地具体要求，对 4 级规模和 P 处理区的要求为：总磷排放值为 1.0 mg/L。为了能够比以前更为密切地监控新规定的遵守情况，该工厂选择适时升级其测量技术。

新挑战

在二级澄清池前约 30m 的生物处理废水出口处加入去除磷酸盐的沉淀剂。以确保一条良好的混合和反应路径。之前的 Pges 限值为 1.6 mg/L，但未经严格的调节，因此铝酸钠溶液的添加量较高（图 2，沉淀池）。使用“自我监测条例”中规定的实验室分析对 Pges 值进行选择性监测（参见“实验室分析”部分）；到目前为止，沉淀剂的消耗量约为每小时 10 升。

新的测量技术和动态控制

2020 年春季，安装Alyza IQ PO4 正磷酸盐分析仪，及具有Profibus 输出的新型 MIQ/MC3 转换器。“仪器扩展顺利进行，”副厂长Michael Rupp 证实道，“我们能够非常快速轻松地将分析仪连接到 10m 外的现有 IQ Sensor Net 模块。”在 Alyza IQ PO4 的调试完成后，通过Profibus 将测量值传输到 PLC，转换也顺利进行。沉淀剂加药系统以当前的动态控制系统为基础。Alyza 的采样在二级沉降池的入口处进行，大约在加药点后 30m 处（后馈策略）。

为了实现控制，将 PO4-P 的值设置为0.55 mg/L，以便在进水高峰期间有足够的缓冲液。根据测量值（15 分钟间隔），通过改造前已安装的两台泵均匀地进行计量。图 3 非常清楚地显示了较高的测量值（洋红色）如何导致两个泵（分别为浅蓝色和深蓝色）将流速从每小时约 3 升增加到约 4 升。

由于泵的冲程频率限制，每台泵的最小加药量约为每小时 3 升。设置的最大加药量为每小时 8 升。对于新规定来说，泵的尺寸有些大，但如果一个泵发生故障，另一个泵就可以自行泵送所需的体积。

实验室分析

按照“自我监测条例”的要求，过程监察继续以每周及每月进行两小时及二十四小时综合采样的方式。自安装 Alyza IQ PO4 以来，每周都会进行光度参考测量。为此，从分析仪的溢流容器中取样，并通过比色皿测试确定 PO4-P 值。随后计算平均值进行双重测定。结果令人满意；如有必要，可在 Alyza IQ 上设置偏移值。

结果

由于安装了 Alyza IQ PO4 和新的控制器，Pges 的排放值可降低至约 0.6 mg/L。这甚至大大低于 1.0 mg/L 的新规定值。此外，由于加药以需求为导向，该工厂减少了沉淀剂的消耗量。目前为 10 升/小时。根据 Michael Rupp 的评估，大有可能减少到 7 升/小时。“然而，由于难以估计的各种流入高峰，详细评估只能在大约三年内完成，”他说。Michael Rupp 对 Alyza IQ PO4 也非常满意：

“运行非常可靠，为环境保护做出了贡献。”

结论与展望

即使这个工厂相对较小，在测量技术和新动态控制系统编程方面的投资也得到了回报。“Alyza 的运行没有出现问题，我们符合新规。如果我们随后也实现了预期的沉淀剂节省”Michael Rupp 自豪地总结道，“即使工厂必须将第二条通道投入运营，也没问题：WTW Alyza 可是双通道设备。”