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應用實績>使用低量程正磷酸鹽線上分析儀測量水中正磷酸鹽的下限值
應用實績>使用低量程正磷酸鹽線上分析儀測量水中正酸鹽的下限值
Measuring low limit values for orthophosphate using the Phosphax sc Low Range
來源 : Hach UK
 
背景介紹 Background
某大型、區域型的廢水處理合作夥伴運營著59個廢水處理廠,並在其管理的所有這些廠區中使用多種測量技術。 為確保任何時刻都符合最新的廢水處理規範,因此其對於隨後即將使用於廢水處理廠內的技術設備都先進行深入的測試。 Hach公司多年來與此廢水處理合作夥伴合作,最近的一項合作是對新型Phosphax sc 低量程分析儀行beta測試。
 
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Problem
由於磷酸鹽排放限值的逐步加嚴,未來將強制要求更低的濃度,如此對沉澱劑的需求將會增加。 線上測量技術需要能滿足嚴格的要求,以確保既能夠時刻都可靠地遵守下限值,同時又能夠經濟節約地使用沉澱劑。連續的正磷酸鹽分析通常使用兩種光度法:鉬藍法和釩酸鹽-鉬酸鹽法(黃色法)。
Solution
為提高在低測量範圍內的測量準確度並消除自著色的影響,Hach®改進測量方法並開發了新的Phosphax sc LR 低量程分析儀相較於以前的測量儀器,主要的變化是:在中量程和高量程的測量範圍內使用的混合試劑已被區分出來,並且加藥順序也已更改。
Benefits
黃色方法2.0提供了優於鉬藍方法的優勢。 所需的化學品可存儲幾個月且不需要冷卻。 另外,維護成本相對比較低。 使用此測量方法時,水中的淡黃色物質會影響測量值,可透過自動校正程序來補償這種影響。 鉬藍法以前被認為是低濃度下更準確的測量方法。
 
在三個不同廠區的解決方案
為期三個月的時間,於三個不同的廢水處理廠內使用各種測量儀器進行多次的平行式測量。 並且同時針對藍色方法和黃色方法的實驗室方法進行比較測量。
 
廢水處理廠#1 Treatment Plant 1:
 
在這項深度測試計畫中,第一個廢水處理廠使用的是Phosphax sc分析儀,聚焦測量於曝氣池排放水中的PO4-P濃度。水樣是由Filtrax過濾處理系統進行預處理。
 
新的Phosphax sc 低量程分析儀與此Phosphax sc分析儀平行安裝。 下方圖表繪製出測量結果之間的關係。 Phosphax sc 低量程分析儀的曲線圖顯示比較低的波動範圍,並且在極低的濃度範圍內顯示稍微低的測量結果。
Figure 1: Graph of the PO4-P concentration in mg/L from JULY 15, 2018 to JULY 20, 2018
 
廢水處理廠#2 Treatment Plant 2:
 
第二個廢水處理廠則是測量並確定排放水中的磷酸鹽濃度。 Phosphax sigma分析儀使用鉬藍法(藍色法),間隔測量總磷濃度(Ptot)和正磷酸鹽濃度(PO4-P)。 Ptot值是根據仍存在於水樣中的固體而確定,也就是沒有過濾水樣。 由於水樣中的顆粒會導致PO4-P濃度失真,因此另外為此測試再安裝一個額外的Phosphax Sigma分析儀,並將Filtrax過濾系統連接到上游。 這樣就可以直接相鄰比較測試藍色和黃色方法。 下圖繪製出測量結果之間的關係。
 
圖2顯示透過Phosphax sc LR低量程分析儀測量的PO4-P濃度的相對平衡曲線。 使用藍色方法測得的PO4-P濃度具有可比較性,但曲線略微不均勻。 與黃色方法相比,藍色方法的精確度沒有優勢。 分析儀對廢水處理廠未經過濾的水樣進行分析。 由此可以清楚地看到測量當中濁度的影響。 相較於上游有過濾水樣的測量分析儀,濁度比例越高,測得的PO4-P濃度偏差就越大。
 
Figure 2: Graph of the PO4-P concentration in mg/L from Aug. 2-14, 2018
 
廢水處理廠#3 Treatment Plant 3:
 
在第三個廢水處理廠,使用Phosphax Sigma分析儀(藍色方法)來測量廢水中的總磷。透過Phosphax inter分析儀(黃色方法)反覆測試測量Ortho-P。 為此,使用Filtrax過濾調節系統來過濾水樣。 將Phosphax sc LR低量程分析儀緊鄰安裝於此儀器旁,並且使用相同的水樣。
 
PO4-P分析儀的測量值之間具有很好的相關性(請參看圖表資訊)。 在此還可以看出,Phosphax sc LR低量程分析儀的曲線呈現更穩定的變化。 總磷濃度由於水樣中未溶解磷含量的共同測定而相應較高。
 
在測試期開始幾天後的清潔工作中,顆粒進入水樣接收器中的水樣入口。 這導致短期內測得的磷濃度增加(見圖3),但對廢水處理廠的排放水沒有影響。
Figure 3: Graph of the PO4-P concentration in mg/L from Sept 3-9, 2018
 
評估測量結果 Assessment of the measurement results
 
在測試階段,依照標準方法:DIN 38405 D11-4(藍色方法),採用Hach比色皿進行測試,在實驗室中進行比較測量。 圖4圖表說明測量值與比色皿測試結果的比較程度。 圖5和圖6在散點圖中顯示測量值。 圖表顯示,新型Phosphax sc LR低量程分析儀的線性回歸線與實驗室結果有更好的一致性,其測定係數為R²= 0.98,而以前的測量方法的係數為R²= 0.90。
Figure 4: Comparative measurements in the laboratory using cuvette tests, in mg/L
Figure 5: Scatter diagram of measured values from the laboratory and Phosphax sc (old yellow method), in mg/L
Figure 6: Scatter diagram of measured values from the laboratory and Phosphax sc LR (new yellow method), in mg/L
 
維護和操作用品 Maintenance and operating supplies
在大約三個月的測試期間中,除了目視檢查外,沒有對分析儀進行任何維護工作。 無需重新填充或更換試劑與耗材。 以十分鐘的測量間隔估算,化學品消耗量大約是兩個試劑組的年消耗量。 新的線上分析儀比Phosphax sc分析儀價格高約20%。 試劑套裝的成本和化學消耗率也增加了。 相較之下,鉬藍法明顯的比較貴。 與黃色方法相反,Phosphax sigma分析儀也可用於確定廢水處理廠排放水中的總磷酸鹽濃度。 不過,總磷酸鹽濃度與磷酸鹽沉澱無關。
Table 1: Technical data and costs, as of December 2018
 
結論 Conclusion
未來,廢水處理廠的運營商將不得不調整其運營以符合將磷酸鹽排放到水體中的下限值規範。 這對清潔過程以及測量技術的準確度來說是更加嚴格的要求。 將會需要低量程的精確測量儀器以便經濟有效率地投放沉澱劑。 基於此考量,Hach公司以黃色方法開發一種新的、用於低量程的PO4-P線上分析儀。 此新型測量儀器現已於許多廢水處理廠進行測試。
 
與使用黃色方法的現有測量儀器相比,新的測量儀器與實驗室測試的比較值顯示出較小的偏差。 圖表中的波動範圍也一直比較低。 維護負擔很低; 無故障發生。 建議使用Phosphax sc LR低量程分析儀來監測低PO4-P廢水濃度。 由於強的測量精確度以及測量結果的低波動範圍,因而可以更嚴密地確定投放化學品的閾值,更經濟有效率地使用沉澱劑。 儘管購買成本和化學藥品的支出略高,但是相較於根據藍色方法的線上分析儀,新的低量程分析儀在整體成本方面有優勢。
 
Application Notes (點進下方標題即可閱讀內文) Language Size Date Edition
Measuring low limit values for orthophosphate using the Phosphax sc Low Range
DOC043.53.30496
English US 456 KB 2019-03 Feb19