CN1323394A - 用于测量生物化学方法中NOx和硝化/脱氮速度的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在生物化学过程中测量NOx的设备和方法,以及实时测量含悬浮固体或不含悬浮固体的液体的硝化速度和/或脱氮速度的设备和方法。

Description

用于测量生物化学方法中NOx和硝化/脱氮速度的设备和方法

本发明涉及用于测量液体中NO_x(硝酸根NO₃和/或亚硝酸根NO₂)含量和硝化/脱氮速度以及控制其处理的设备和方法。

在工业和市政水处理工厂的泥浆中使用的微生物使污染物被破坏或降解以便在这些工厂中实现所希望的水处理。过程的有效实施和控制要求对有关微生物活性的信息进行快速而准确的评估。由于通常进入处理系统的物质和污染物种类繁多，这被证明是一件困难的任务。另外，被处理污水水质的变化，如每天、每周或每季的改变，可能使处理过程中许多重要因素如pH值、温度、溶解氧、营养物等发生显著变化，这些变化对进行适当的污水处理是非常有害的。对污水进行不适当的处理将给人体健康带来严重威胁。

在生物化学系统/工厂/方法中经常使用各种生物营养物脱除(BNR)法。在下文中以非常概括性的含义使用BNR，即指任何使用微生物脱除营养物的生物化学方法。在BNR方法中，液体如污水，特别是碳源(以生物化学需氧量BOD度量)中的污染物、氨、硝酸盐、磷酸盐等在厌氧、缺氧和需氧段被活性污泥消化，这在先有技术中也是已知的。在厌氧段，经过或未经过预先沉降过程的污水与回流活性污泥(RAS)混合，在下文有时称之为“混合液”。

当然，给污水中各种污染物定量是很重要的。这种其定量过程至关重要的污染物之一就是NO_x的量。这是因为给NO_x定量能够提供有关硝化和脱氮过程的有价值的信息。确定硝化和脱氮的速度以易于调节各种系统参数如停留时间，增强处理过程和提高处理系统对此重要信息反响的效率也是很重要的。

本发明的一个方面包括用于测量液体硝化速度的方法，此方法包括：在t₀分离第一液体试样、记录在预定时间t₁时刻存在于第一试样中的氨值[NH₃]₁、分离第二液体试样和在另一预定时间t₂后将空气引入第二液体试样、在t₃停止将空气引入第二液体试样并调节第二试样的pH值、记录在预定时间t₄的第二试样中另一个氨值[NH₃]₂、并根据下面的公式确定液体的硝化速度： $\mathrm{NR}=\frac{\mathrm{\Δ}\left[N{H}_3\right]}{\mathrm{\Δt}}$

这里NR是硝化速度，Δt是t₂-t₃，而Δ[NH₃]是[NH₃]₁-[NH₃]₂

本发明的另一方面包括测量液体硝化速度的另一个方法，此方法包括：在t₀分离第一和第二液体试样和将空气引入第二液体试样、记录在t₁时第一试样中存在的氨值[NH₃]₁和停止向第二试样中通入空气、在t₂时记录在第二试样中存在的氨值[NH₃]₂、并根据下面的公式确定液体的硝化速度： $\mathrm{NR}=\frac{\mathrm{\Δ}\left[N{H}_3\right]}{\mathrm{\Δt}}$

这里NR是硝化速度，Δt是t₁-t₂，而Δ[NH₃]是[NH₃]₁-[NH₃]₂

在下文中经常交替地使用词汇“氨”([NH₃])和“铵”([NH₄ ⁺])来表示水相中氨的浓度。这是因为在给定pH值下，水相中的氨分子和铵离子之间存在化学平衡。以下面的形式来叙述此平衡，在pH=9.25时，其平衡常数等于1。

只要溶液的pH值是已知的，氨[NH₃]和铵[NH₄ ⁺]的测量就基本上等效。在pH值较低(pH＜6)时测量铵的浓度[NH₄ ⁺]是有利的，而在比较高的pH值(pH＞8)，则测量氨的浓度[NH₃]更方便。本发明的讨论经常指的是用氨选择探头测定的氨浓度[NH₃]，而在较低pH值时，就用铵离子选择探头测定的[NH₄ ⁺]代替。

本发明还包括测定液体，特别是污水中NO_x的方法。此方法与其它分析方法的不同之处在于，无须用过滤或其它固体脱除方法制备试样。此方法包括：分离污水试样、对于预定时间间隔t₁调节试样的pH值和/或离子强度到预定值、用NO_x选择探头记录在试样中存在的[NO_x]₁值、在另一个预定时间间隔t₂后记录在试样中存在的另一个[NO_x]₂值、按照下面的公式确定在每个预定时间间隔t₁和t₂处试样中的NO_x浓度：

[NO_x]=10^amV+b

这里a和b是NO_x探头的线性系数，mV读数来自NO_x离子选择探头，根据下面公式确定NO_x的变化：

Δ[NO_x]=[NO_x]₂-[NO_x]₁；以及

根据如下公式确定试样的NO_x浓度： $\left[N{O}_x\right]=[N{O}_x{]}_1-\frac{\mathrm{\Δ}\left[N{O}_x\right]}{\mathrm{\Δt}}\×t_1$

在本发明的另一方面，可以测定脱氮速度。可以按照如下方法测定脱氮速度(DR)：在t₀分离液体试样、在预定时间t₁记录在试样中存在的[NO_x]₁值、在预定时间t₂记录在试样中存在的[NO_x]₂值和按照下面的公式确定液体的脱氮速度： $\mathrm{DR}=\frac{\mathrm{\Δ}\left[N{O}_x\right]}{\mathrm{\Δt}}$

这里Δ[NO_x]是[NO_x]₁-[NO_x]₂；Δt=t₂-t₁；

附图说明

图1是使用本发明实施方案的典型污水处理方法的示意图，它显示了在整个系统中存在许多可以安装检测器的位置；

图2显示用来监测生物反应器的本发明设备的实施方案的正视图；

图3显示用来监测生物反应器的本发明设备另一个实施方案的正视图；

图4显示本发明污水取样装置的部分剖面示意图；

图5显示本发明另一个实施方案的污水取样装置部分剖面示意图；

图6显示本发明的溶液分散器装置部分剖面示意图；

图7是本发明的测量NO_x的方法和校准NO_x分析仪的方法的方块图；

图8是测定污水脱氮速度方法的方块图；

图9是测定污水硝化速度方法的方块图；

图10是另一种测定污水硝化速度方法的方块图；

为了有效地控制BNR方法的操作，必须基于处理的厌氧、缺氧和/或需氧段微生物的生物活性来调整特定的过程参数。污水处理厂经常要经受短暂的苛刻条件，比如在白天有机负荷的改变。

对BNR方法进行适当的评估和控制，就须要对混合液中NO_x和氨的量、硝化速度和脱氮速度进行精确而即时的评估，在不同环境和条件下尤为如此。

可以在污水处理厂的各个段或任何结合部分中使用给氨和/或NO_x和/或硝化速度和/或脱氮速度定量的设备。图1示意性地显示在典型污水处理厂中引入这种设备。可以在图1所示系统的任何点或任何位置测定NO_x和/或氨。如果需要，这包括在一个选择的段中存在多个测量位置。下面讨论在典型的污水处理厂的厌氧、缺氧和/或需氧段中这种设备的一般应用和使用。

图2显示污水取样设备的一个实施方案。一个生物反应器1(或作为可供选择的替代方式，污水渠道)装有污水2和/或污泥。检测装置装在生物反应器1顶部并伸入到污水2中。该设备包括一个中央控制和分析单元20，它通过导线或无导线连接装置22与任选的计算机/监视器13连接。与此类似，中央控制和分析单元20还通过线连接装置24与检测探头10相连。电动机盒26也通过连接线28与中央控制和分析单元20连接。也通过导线28给电动机盒26供电。

检测探头10位于检测室8中，与中央控制和分析单元20电连接，用来检测污水试样中氨或铵量或NO_x浓度随结构的变化。在低pH值时，优选的铵离子选择探头10是由HACH公司或NICO公司制造的铵探头。在中-高pH值时，优选的氨检测探头10也是由NICO公司或HACH公司制造的氨气探头。优选的NO₃和/或NO₂离子选择性探头由NICO公司制造。当然，只要具有相同或类似的检测能力，可以用其它设备作为探头。

任选的计算机/监视器13可以是任何适当的形式的，比如个人电脑等。装置52由两个容器组成，一个储存氨或NO_x校准溶液，另一个储存pH值和/或离子强度调节溶液，它们每一个都有一个供液装置，比如泵。装置52通过导线54和中央控制和分析单元20相连。装置52通过连接管53经进料口55将氨或NO_x校准和pH值调节溶液和/或离子强度调节溶液供给处在检测室8中的液体(如污水)中。pH值调节溶液对中-高pH值一般是碱，而在低pH值是酸，可以选自各种改变pH值的溶液。碱包括氢氧化钠、氢氧化钾等，而酸包括盐酸、醋酸等。离子强度调节溶液一般是Al₂(SO₄)₃溶液或Al₂(SO₄)₃、Ag₂SO₄、H₃BO₃溶液和氨基磺酸，可以选自许多用于调节污水试样离子强度的溶液。下面结合图6详细地叙述装置52。

取样单元11装在可移动的机架30上，它能够基本上垂直地上下移动以便将取样单元11移入和移出污水2。只要使取样单元11具有优选的能力和可运动性，可移动机架30的具体结构并不是关键的。

检测探头10的检测端位于检测室8中。检测室8有一个开口66和一个相邻的可移动盖32，它沿着导槽34上下垂直移动并关闭或密封开口66。

图3显示污水取样装置的另一个实施方案。图3所显示的实施方案与图2所显示的类似，只是此装置提供了附加的取样能力。具体地，另一个具有探头10的检测室8装在图2所示的检测室/探头结构旁边。当然，控制和分析单元20被提供附加的连接，溶液由装置52提供。

图4显示包含带有检测端50A的检测探头10A的检测室8。检测探头10A可以是氨、铵或NO_x检测探头。检测室8还有一个带有检测端50B的任选检测探头10B。任选的检测探头10B是一个pH值探头。检测室8还具有进料口55A和55B。进料装置52通过进料口55B将pH值调节溶液和/或离子强度调节溶液送入检测室8。进料装置52通过进料口55A将氨或NO_x送入检测室8。推进器48位于检测室8的内部，当探头10A和10B操作时搅动或搅拌试样。盖子32处于打开位置，当其闭合时盖上开口66。

通过一系列同轴管102、104和106推进器48与电动机盒26相连。适配器108和止推轴承套112装入并附着在中管104上。外管102装在基座101上。适配器108附着在螺纹杆110上，根据线性致动电动机116的电动机方向打开或者关闭盖子32。只有当在中管104上引起的拉力超过线性致动电动机116在螺纹杆110上转动所需的扭矩时，中管104才沿轴向运动。此拉力可以由附着在中管104上的推进器和/或任何与中管104接触的轴衬或其它硬件产生。止推轴承套112把持着轴承114，当盖子32闭合时轴承114承受中心管106的轴向张力。轴承114使得中管104独立于中心管104旋转并且将管104的轴向运动传递给中心管106。外管102支撑着底座101和室8，同时保护着内部零件。室8对外管102是基本密封的，当盖子32推向室8时，将室8内的空间密封。

当线性致动电动机116以一个方向旋转时，螺纹杆110向下运动，推动盖子32打开。当螺帽118到达止推轴承119处时，螺纹杆110不再沿轴向运动，这引起中管104基本上与电动机速度匹配。然后室8处于打开状态，推进器48造成室8内外液体交换。

当线性致动电动机116反向旋转时，螺纹杆110向上运动，拉动盖子32关闭。当室8闭合时，在中管104上的张力防止螺纹杆110轴向运动。这就引起中管104以与电动机116相同的速度旋转。然后室8就处于关闭位置，使液体停留在室8内，同时被推进器48持续地混合。

图5显示包括一个任选附加检测探头的室8结构的另一个实施方案。所有其它零件都与图4所示相同。任选检测探头10C有一个检测端50。任选检测探头10C是溶解氧探头。它通过连接线24C与中央控制和分析单元20相连。

参照图6，装置52的构成使其能够将各种溶液准确地分散到整个系统的其它组件上。装置52包括一个壳198，优选包括两个溶液容器200和202，虽然它可以制造成只包括一个或两个以上溶液容器。这些容器200和202具有相应的溶液泵204和206，通过泵进料管线208和210与各自的溶液容器相连。泵进料管线优选安装一个延伸通过壳198的尖锐的或针状装置212和214。

每个溶液容器优选由可被针状或光锐装置刺透的塑料制造，这样，当溶液容器下降到针的位置时，它就刺透容器以提供接近溶液的通道。该容器的形状最优选地呈现能够促进溶液容器中的溶液流向针状装置的形状。

由于出于测量的目的使溶液保持未受污染并保持其精确浓度很重要，所以，将其密封就很重要。然而，在排空容器时，特别优选提供用来让空气填充液体排出后容器内产生的空间的装置。这可以由许多装置来实现，不过，特别优选使用针状装置216和218来刺透溶液容器200和202并提供空气通往溶液容器内的通道。针状装置216和218与空气管线230和232相连。

每个与各自溶液容器相连的泵204和206通过管线222和224连接控制和分析单元20(在图6上未显示)。泵204和206也通过溶液进料管226和228连接着检测室8(在图6上未显示)，以在特定的时间向检测室8供应计量的或精确量溶液。

当然，容器中的溶液可以改变。然而，优选的溶液是氯化铵或硝酸钠。在容器中也可以装有pH值和/或离子强度调节溶液。根据特定的需要可以使用其它溶液。当然，根据需要溶液可以不同浓度存在。

NO_x经常是污水中污染物的主要部分。因此，实时快速而简易地测定污水中的NO_x是特别有利的。所以本发明的一个方面涉及测定污水中的NO_x量。用测定液体中NO_x的方法可以实现这一点，该方法包括：分离液体试样、在时间t₀调节试样的pH值和/或离子强度值、在预定时间t₁用NO_x选择探头记录在试样中存在的NO_x值、在另一预定时间t₂后记录在试样中存在的另一个NO_x值、按照下面的公式确定在每个预定时间t₁和t₂试样中的NO_x浓度：

[NO_x]=10^amV+b

这里a和b是NO_x探头的线性系数；根据下面公式确定试样中NO_x的变化：

Δ[NO_x]=[NO_x]₂-[NO_x]₁；以及

根据下面的公式确定试样中NO_x的浓度： $[N{O}_x{]}_0=[N{O}_x{]}_1-\frac{\mathrm{\Δ}\left[N{O}_x\right]}{\mathrm{\Δt}}\×(t_1-t_0)$

在图7的流程图的上半部分显示了此方法。

按照下面的方法按照图7所示方块图的下半部分可以校准此NO_x分析仪。

a)从污水处理罐中收集混合液试样，如上所述进行NO_x分析，只是在测定NO_x浓度后，不把试样排放到处理罐中。储存参数和中间结果如[NO_x]₁、[NO_x]₂、mV₁、mV₂、Δ[NO_x]/Δt以备校准阶段使用；

b)在测定NO_x浓度以后，在试样容器中注入预定体积的硝酸盐或亚硝酸盐溶液，使容器中的NO_x浓度增加Δ[NO_x]^c1，(例如，假设试样室的体积为500mL,0.5mL的1000ppm硝酸钠或亚硝酸钠溶液的Δ[NO_x]^c1=1ppm,)；

c)等待t₃秒，从探头上读取第三个mV读数mV₃；

d)注入第二份校准溶液，使NO_x浓度增加Δ[NO_x]^c2，(例如，考虑第一次校准溶液的剂量，2.0mL的1000ppm硝酸钠或亚硝酸钠溶液的Δ[NO_x]^c2=5ppm,)；

e)等待t₄秒，从探头上读取第四个mV读数mV₄；

f)使用如下的公式计算NO_x的线性系数a和b； $\log [N{O}_x{]}_o-\frac{\mathrm{\Δ}\left[N{O}_x\right]}{\mathrm{\Δt}}\×(t_3-t_0)+\mathrm{\Δ}[N{O}_x{]}^{c1}=a\×m{V}_3+b$ $\log [N{O}_x{]}_o-\frac{\mathrm{\Δ}\left[N{O}_x\right]}{\mathrm{\Δt}}\×(t_4-t_o)+\mathrm{\Δ}[N{O}_x{]}^{c2}=a\×m{V}_4+b$

g)使用新得到的a和b从mV₀计算[NO_x]₀；如果新计算的[NO_x]₀与原先的[NO_x]₀基本吻合，就认为校准成功，反之，就使用新计算的[NO_x]₀重复校准过程；当[NO_x]₀ ^j和[NO_x]₀ ^j+1的差值处在预定可接受范围内时，就认为校准完成；

h)将试样排放到处理罐中，开始新的测试周期；

i)可以按每个测量周期或每天的频率校准NO_x分析仪。缺失校准频度优选是每天一次。

测定硝化速度是更有利的。有两种优选方法进行本发明的这种测定。在第一个实施方案中，该方法包括：

a)在t₀分离第一液体试样；

b)在预定的时间t₁测定试样中的氨浓度[NH₃]₁或铵浓度[NH₄ ⁺]₁，然后将该第一试样放到处理罐中；

c)在另一个预定时间t₂以后，分离第二液体试样，并向第二液体试样中通入空气；

d)在t₃停止向第二液体试样通入空气，并调节第二试样的pH值；

e)在预定时间t₄记录第二试样中另一个氨[NH₃]₂或铵[NH₄ ⁺]₂值；以及

f)按照下面的公式计算液体的硝化速度：

这里NR是硝化速度，Δt是t₃-t₂，而Δ[NH₃]是[NH₃]₁-[NH₃]₂或Δ[NH₄ ⁺]是[NH₄ ⁺]₁-[NH₄ ⁺]₂。

图10所示流程图中简要说明了该方法。

在第二个实施方案中，使用了两个取样单元(如图3所述)，此方法包括：

a)在t₀分离第一和第二液体试样，并向第二液体试样中通入空气；

b)测定第一试样中的氨浓度[NH₃]₁或铵浓度[NH₄ ⁺]₁；

c)在t₁停止向第二试样通入空气；

d)测定在第二试样中的氨浓度[NH₃]₂；

e)按照如下的公式测定液体的硝化速度：

这里NR是硝化速度，Δt是t₁-t₀，而Δ[NH₃]是[NH₃]₁-[NH₃]₂或Δ[NH₄ ⁺]是[NH₄ ⁺]₁-[NH₄ ⁺]₂。

在图9中显示的流程图中概述了该方法。

以此测量模式的氨分析仪的优选操作如下：

a)从污水处理罐中收集混合液试样；

b)注入pH值调节溶液将水相的pH值调到大约12.0；这可以通过预定量或者由pH探头的反馈控制来实现；将此作为时间0，t₀记录下来；

c)等待t₁秒，从氨探头读取第一个mV₁读数；

d)等待t₂秒，从氨探头读取第二个mV₂读数；

e)使用下面的公式从mV₁和mV₂计算氨浓度，这里a和b是氨探头的线性系数；

[NH₃]=10^amV+b

f)如下计算从试样中释放的氨的量： $\frac{\mathrm{\Δ}\left[N{H}_3\right]}{\mathrm{\Δt}}=\frac{[N{H}_3{]}_2-[N{H}_3{]}_1}{t_2-t_1}$

g)如下计算试样的氨浓度： ${\left[N{H}_3\right]}_0=[N{H}_3{]}_1-\frac{\mathrm{\Δ}\left[N{H}_3\right]}{\mathrm{\Δt}}\·(t_1-t_0)$

h)在测量氨浓度以后，将试样排放到处理罐中，取新鲜试样进行下一次测试。

氨分析仪优选按下面方法校准：

a)从污水处理罐中收集混合液试样，如上所述进行氨分析，只是在测量氨浓度以后不把试样排放到处理罐中；储存参数和中间结果如[NH₃]₁、[NH₃]₂、mV₁、mV₂、Δ[NH₃]/Δt备校准阶段使用；

b)在测量氨浓度以后，在试样容器中注入预定体积的氨溶液，使该容器中氨的浓度增加Δ[NH₃]^c1，(比如，假设试样室的体积为500mL,0.5mL的1000ppmNH₄Cl-N溶液Δ[NH₃]^c1=1ppm,)；

c)等待t₃秒，从探头读取第三个mV读数mV₃；

d)注入第二份校准溶液，使氨浓度增加Δ[NH₃]^c2，(比如，考虑第一次校准溶液的剂量，2.0mL的1000ppm NH₄Cl-溶液的Δ[NH₃]^c2=5ppm,)；

e)等待t₄秒，从氨探头读下第四个mV读数mV₄；

f)使用下面的公式计算氨的线性系数，a和b： $\log [N{H}_3{]}_o+\frac{\mathrm{\Δ}\left[N{H}_3\right]}{\mathrm{\Δt}}\×(t_3-t_0)+\mathrm{\Δ}[N{H}_3{]}^{c1}=a\×m{V}_3+b$ $\log [N{H}_3{]}_0+\frac{\mathrm{\Δ}\left[N{H}_3\right]}{\mathrm{\Δt}}\×(t_4-t_0)+\mathrm{\Δ}[N{H}_3{]}^{c2}=a\×m{V}_4+b$

g)使用新得到的a和b从mV₀计算[NH₃]₀；如果新计算的[NH₃]₀与原先的[NH₃]₀基本吻合，就认为校准成功，反之，就使用新计算的[NH₃]₀重复校准过程；当[NH₃]₀ ^j和[NH₃]₀ ^j+1的差值处在预定可接受范围内时，就认为校准完成；

h)将试样排放到处理罐中，开始新的测试周期。

可以按每个测量周期或每天的频率校准氨分析仪。缺失校准频率优选是每天一次。

测定脱氮速度(DR)也是有利的。依据NO_x的浓度测定DR。按照图8的流程图显示的方法进行计算，该方法包括：

a)在t₀分离液体试样；

b)在预定时间t₁测量试样中NO_x的浓度[NO_x]₁；

c)在预定时间t₂测量试样中NO_x的浓度[NO_x]₂；

d)按照下面的公式确定液体的脱氮速度： $\mathrm{DR}=\frac{\mathrm{\Δ}\left[N{O}_x\right]}{\mathrm{\Δt}}$

这里Δ[NO_x]是[NO_x]₁-[NO_x]₂；Δt=t₂-t₁；

在监测和控制污水处理过程中测定硝化速度NR的一个实际应用是评估和优化生物反应器的操作。当在实时基础上测量NR时，该信息可以回答下面的问题：

1)活性污泥还有没有硝化能力，即在生物量中还有没有硝化细菌存在。NR值很低或接近0表明生物量中硝化菌种群少或者已不存在，而一个高的NR值表明硝化过程是适当的。

2)在工厂现行污水负荷下，能够达到什么程度的硝化作用？当测定NR时，能够基于营养物负荷计算出适当地除去氨所需的时间。可以将此所需硝化时间与现在在生物反应器中液体停留时间进行比较，观察是否可以实现适当的硝化。

3)要达到所需的硝化程度最好的曝气速度是多大？当从NR值计算的空气供应量与硝化过程中实际空气需求量相匹配时，就达到了最佳空气供应速度。过分的曝气将导致生物量变质并浪费能量，而在曝气不足会引起污水处理不当。这两种情况都可以通过用NR作为控制参数之一进行适当的曝气控制而避免。

4)对于所需的硝化程度，生物反应器内生物量的最佳细胞平均停留时间(MCRT)是多少？从NR值可以估计硝化细菌的种群量。此估计可以让操作者确定生物量中硝化细菌达到所希望的生长程度所需的适当的细胞平均停留时间(MCRT)。可以用MCRT控制活性污泥的消耗。

5)在生物反应器中须要保持什么水平的生物量浓度才能实现硝化？当NR值高时，意味着硝化细菌的种群量较高，工厂在生物反应器中可以使用较低浓度的生物量就可以实现硝化，而NR值较低时，就要求在生物反应器中保持较高的生物量浓度。

6)NR的测量也让污水处理厂的操作者能够估计用现有的装置能够处理多大量的流入污水，从而可以规划工厂的扩建或改建。

可以用脱氮速度DR来监测和控制污水处理工艺中的生物脱氮过程。当在实时基础上测量DR时，该信息可以回答如下问题：

1)生物反应器的脱氮能力如何？基于测量的DR值、有关缺氧区硝酸盐负荷、缺氧区液体停留时间和所需的脱氮度等信息，可以估计该工厂可以处理多大的污水进水量。

2)对缺氧区最佳内循环速度是多少？对缺氧区的硝酸盐负荷基本上来自生物反应器需氧区末端被硝化的混合液的内循环，参见图1定位脱氮内循环。了解到DR就能够精确地控制内循环，实现充分利用缺氧区，并避免过分循环而浪费泵能。

3)有没有任何限制实现最佳脱氮的因素？DR测量可以评估在碳质营养物方面的脱氮活性和硝酸盐负荷。DR较低表明由于碳质营养物被限制而产生的内生脱氮。增强碳质营养物负荷会增强脱氮方法。而在另一方面，DR较高则预言了活性脱氮过程。增加内循环对从污水流中除去总氮会有改善。

本发明可以应用于任何微生物过程，包括但不限于污水净化(市政污水、工业污水等)、制药/生物技术生产过程、酿造、发酵或其它任何涉及微生物纯种群或混合种群的过程。

Claims (27)

1．测量液体硝化速度的方法，其中包括：

a)在t₀分离液体试样；

b)在预定时间t₁测定所述试样中的氨浓度[NH₃]₁或铵浓度[NH₄ ⁺]₁；

c)在另一个预定时间t₂以后分离另一个液体试样并向所述另一个液体试样中通入空气；

d)在t₃停止向所述另一个液体试样通入空气并调节所述另一个试样的pH值；

e)在预定时间t₄测量所述另一个试样中的氨浓度[NH₃]₂或铵浓度[NH₄ ⁺]₂；以及

f)按照下面的公式确定液体的硝化速度： $\mathrm{NR}=\frac{\mathrm{\Δ}\[N{H}_3\]}{\mathrm{\Δt}}$

或 $\mathrm{NR}=\frac{\mathrm{\Δ}\[N{H}_4^{+}\]}{\mathrm{\Δt}}$

这里NR是硝化速度，Δt是t₃-t₂，而Δ[NH₃]是[NH₃]₁-[NH₃]₂或Δ[NH₄ ⁺]是[NH₄ ⁺]₁-[NH₄ ⁺]₂。

2．权利要求1的方法，其中还包括在选择的间隔重复步骤a)～f)以测定硝化速度的变化。

3．权利要求1的方法，其中用氨选择探头测量所述氨值[NH₃]。

4．权利要求1的方法，其中用铵离子选择探头测量所述铵值[NH₄ ⁺]。

5．权利要求3的方法，其中还包括定期地校准所述氨选择探头。

6．权利要求4的方法，其中还包括定期地校准所述铵离子选择探头。

7．权利要求1的方法，其中所述液体含有有机物。

8．权利要求7的方法，其中至少一部分所述有机物能够释放氨。

9． 权利要求1的方法，其中所述液体是未被过滤的。

10．权利要求1的方法，其中所述液体是污水。

11．测定液体硝化速度的方法，其中包括：

a)在t₀分离第一和第二液体试样，并向所述第二液体试样中通入空气；

b)测定所述第一试样中的氨浓度[NH₃]₁或铵浓度[NH₄ ⁺]₁；

c)在t₁停止向所述第二试样通入空气；

d)测定在所述第二试样中的氨浓度[NH₃]₂或铵浓度[NH₄ ⁺]₂；

e)按照如下的公式测定液体的硝化速度： $\mathrm{NR}=\frac{\mathrm{\Δ}\[N{H}_3\]}{\mathrm{\Δt}}$

或 $\mathrm{NR}=\frac{\mathrm{\Δ}\[N{H}_4^{+}\]}{\mathrm{\Δt}}$

这里NR是硝化速度，Δt是t₁-t₂，而Δ[NH₃]是[NH₃]₁-[NH₃]₂或Δ[NH₄ ⁺]是[NH₄ ⁺]₁-[NH₄ ⁺]₂。

12．权利要求11的方法，其中还包括在选择的间隔重复步骤a)～d)以测定硝化速度的变化。

13．权利要求11的方法，其中用氨选择探头测定所述氨的量。

14．权利要求11的方法，其中用铵离子选择探头测定所述铵的量。

15．权利要求13的方法，其中还包括定期地校准所述氨选择探头。

16．权利要求13的方法，其中还包括定期地校准所述铵离子选择探头。

17．权利要求11的方法，其中所述液体含有有机物。

18．权利要求17的方法，其中至少一部分所述有机物能够释放氨。

19．权利要求11的方法，其中所述液体是未被过滤的。

20．权利要求11的方法，其中所述液体是污水。

21．测量液体中NO_x的方法，其中包括：

a)分离液体试样；

b)在时间t₀调节所述试样的pH值和/或离子强度；

c)在预定时间t₁用NO_x选择探头记录所述试样的mV₁值；

d)在另一个预定时间t₂以后记录所述试样的另一个mV₂值；

e)按照下面的公式，在每个时间t₁和t₂确定所述试样中的NO_x浓度：

[NO_x]=10^amV+b

这里a和b是NO_x探头的线性系数；

f)按照下面的公式，确定所述试样中NO_x浓度的改变：

Δ[NO_x]=[NO_x]₂-[NO_x]₁；以及

g)按照下面的公式，确定试样的NO_x浓度： $[N{O}_x{]}_o=[N{O}_x{]}_1-\frac{\mathrm{\Δ}\left[N{O}_x\right]}{\mathrm{\Δt}}\×(t_1-t_0)$

这里，Δt是t₂-t₁。

22．权利要求21的方法，其中还包括排放所述试样和重复步骤a)～g)。

23．权利要求21的方法，其中还包括定期地校准所述硝酸盐和/或亚硝酸盐选择探头。

24．测量液体脱氮速度的方法，其中包括：

a)在t₀分离液体试样；

b)在预定时间t₁测量所述试样中的浓度[NO_x]₁；

c)在预定时间t₂测量所述试样中的浓度[NO_x]₂；

d)按照下面的公式确定液体的脱氮速度： $\mathrm{DR}=\frac{\mathrm{\Δ}\left[N{O}_x\right]}{\mathrm{\Δt}}$

这里，Δ[NO_x]是[NO_x]₁-[NO_x]₂，以及Δt=t₂-t₁。

25．权利要求24的方法，其中还包括在选择的间隔重复步骤a)～d)以确定脱氮速度的变化。

26．权利要求24的方法，其中用硝酸盐和/或亚硝酸盐选择探头确定所述[NO_x]值。

27．权利要求24的方法，其中所述液体是污水。

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