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德国WTW Ammolyt氨氮传感器厌氧氨氧化应用
厌氧氨氧化概述
早在1976年，Broda预言在自然界中存在一种以NO-2或NO-3作为电子受体把NH+4氧化成N2的化能自养型细菌.直到1995年，Mulder等处理酵母废水的反硝化流化床反应器内发现了NH+4消失的现象，从而证实了厌氧氨氧化反应的存在.
厌氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation，Anammox)是在缺氧条件下以亚硝酸盐(NO-2)为电子受体将氨(NH+4)转化成氮气(N2)，同时伴随着以亚硝酸盐为电子供体固定CO2并产生硝酸盐(NO-3)的生物过程.执行该过程的微生物称之为厌氧氨氧化菌(Anaerobic ammonium oxidation bacteria，AAOB)，其化学计量学方程式如下：
1NH+4+1.32NO-2+0.066HCO-3+0.13H+→ 1.02N2+0.26NO-3+0.066CH2O0.5N0.15+2.03H2O
由于氨氧化细菌(Ammonium oxidation bacteria，AOB)可将氨氧化成亚硝酸盐，为AAOB提供基质，所以目前对厌氧氨氧化工艺的应用通常与短程硝化(亚硝化)在一起. 图 2为亚硝化-厌氧氨氧化工艺与传统的硝化-反硝化工艺的对比，通过对比可知亚硝化-厌氧氨氧化工艺具有如下优点：
图 2 硝化-反硝化工艺与亚硝化-厌氧氨氧化工艺的比较
①厌氧氨氧化在缺氧条件下进行，无需氧气的供应，可节省62.5%的能源消耗.
②厌氧氨氧化以无机碳(CO2或HCO-3)为碳源，无需投加有机碳，大大节省了碳源.
③亚硝化-厌氧氨氧化所产生的CO2与普通的硝化-反硝化系统相比减少90%.
④AAOB生长缓慢、产率低，因此工艺剩余污泥量少，污泥处置费用低.
⑤厌氧氨氧化氮去除率及氮去除负荷较高，从而能够减少工艺占地面积，降低工艺基建成本.
氨氮传感器技术参数：
型号 | AmmoLyt Plus 700IQ VARiON Plus 700IQ | NitraLyt Plus 700IQ VARiON Plus 700IQ |
测量参数 | 氨氮测量 | 硝氮测量 |
测量原理 | 使用参比电极和离子选择电极进行电位测量；内置微处理器，二芯屏蔽线包含电源和数据传输 | |
离子电极： 参考电极 工作电极 补偿电极 |
VARiON® Plus Ref VARiON® Plus NH4 VARiON® Plus K |
VARiON® Plus Ref VARiON® Plus NO3 VARiON® Plus Cl |
测试量程/分辨率 | NH4-N: 1…1000mg/l / 1mg/l 0.1…100mg/l / 0.1mg/l NH4+: 1…1290mg/l / 1mg/l 0.1…129.0mg/l / 0.1mg/l K+: 1…1000mg/l / 1mg/l | NO3-N： 1…1000mg/l / 1mg/l 0.1…100mg/l / 0.1mg/l NO3-： 5…4500mg/l / 1mg/l 0.5…450.0mg/l / 0.1mg/l Cl- : 1…1000mg/l / 1mg/l |
主要干扰物 | 钾离子：0-1000mg/l K+ | 氯离子：0-1000mg/l Cl- |
补偿方式 | 自动（安装相应离子电极）或手动补偿 | 自动（安装相应离子电极）或手动补偿 |
温度测试 | 内置NTC温度探头 | |
温度补偿 | 自动补偿0℃…+40℃ | |
校正方法 | 标准液2点校正，或现场实际水样标定(常用) | |
周边条件 | 操作温度：0℃…+40℃，贮存温度：0℃…+40℃ | |
pH范围 | pH 4 … pH 8.5 | pH 4 … pH 11 |
准确度 | ±5%测试值或±0.2 mg/l标准液 | |
工作寿命 | 18个月(在污水厂环境下测试得出的数据) | |
机械构造 | 保护帽：POM 电极体及温度探头：V4A不锈钢1.4571 电极连接头：POM，保护等级：IP 68 | |
zui大压力 | 0.2bar（包括SACIQ电极接线电缆；安装电极后） | |
插入深度 | zui小30mm，zui大2m | |
功耗 | 0.2W | |
免校正的测试
在安装上相应的离子电极后，Ammolyt plus /NitraLyt plus /VARiON plus 700 IQ 传感器可以马上测试，无需校正。如果要求比较严格，只需执行“现场水样标定”就行了，非常简单，传感器无需从水样中取出。用户只需定时跟实验室光度法比较，如果有偏差，再执行“现场水样标定”就行了。除了现场水样标定外，还可选择标准溶液2点校正（注：通常是不需要的）。通过校正，系统自动评估各种电极的2个性能指标，即漂移电位和斜率。如果这2个指标落在许可范围内，则表明校正是成功的。许可范围为
斜率：50…70 mV；零点漂移电位：-45…+45 mV。
测量原理
离子选择电极法ISE从原理上来说，可以使仪器的构造相对简单，测量可以达到快速反应，然而当1991年氨离子测试方法出现的时候，它只能应用于实验室分析，因为操作者需要拥有特定的操作技巧、严格预处理样品、调节溶液的离子强度、保持恒温测试等。当时普遍认为离子选择电极法不适合在线监测。
但在2002年情况有了质的变化，WTW成功研制发布了AmmoLyt氨离子在线选择电极法分析仪，这使用了特殊材料制品的电极膜，电解液及反应电极，以及为避免钾离子对铵根离子测量的干扰，在测量电极中，还设置有专门的钾离子测量电极，通过矩阵式补偿方法，来补偿并消除干扰离子的影响。该电极因为可以很好的补偿处理干扰，从而可以直接投入到污水的曝气池中使用，测量氨氮的浓度。
ISE离子选择电极采用电位感测原理，如图2所示，通常离子选择电极跟水样接触的顶端是一层敏感膜，这层敏感膜对特定的离子有选择性，即特定离子的浓度变化会在敏感膜表面产生一个电位差。全套电极必须包括工作电极和参考电极，如图3所示。有了电位这个参数，很容易通过*的能斯特方程转换成相应离子的浓度，就跟pH测试一样简单。
E = E0 + S log (c)
同样的，对于硝氮ISE测量方法是一样的，在测量电极上也配置了氯离子测量补偿电极，通过矩阵式补偿方法，以便去除相应的氯离子干扰。
AmmoLyt Plus SET氨氮在线传感器现场安装应用：
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