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    • 全球領(lǐng)先的微電極研究系統

    微米級微電極適用穿刺動(dòng)植物組織、沉積物、生物膜的微電極

    熱線(xiàn)：021-66110819,13564362870

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    一氧化二氮污水監測系統（氧化亞氮污水監測系統）

    氧化亞氮監測系統用于現場(chǎng)快速測量污水池或濕地中溶解的氧化亞氮的濃度。系統包含：氧化亞氮電極、水下原位放大器、信號接收器、軟件。需要接電腦進(jìn)行校正和讀數。

    N2O原位測量系統
    ——測量土壤孔隙水、污水生物處理工藝過(guò)程中產(chǎn)生的溶解性N2O ?


    Unisense污水中N2O原位測量系統
    ????? ? 丹麥Unisense環(huán)境公司的污水中N2O原位測量系統是世界上唯一能測量水體中溶解態(tài)N2O的傳感系統，傳感器能夠連續運轉7天（24小時(shí)/天）地用于原位在線(xiàn)測量污水池中N2O的動(dòng)力學(xué)，對污水池進(jìn)行實(shí)時(shí)監測和排放控制。近年來(lái)主要通過(guò)測量廢氣來(lái)實(shí)現污染監測，但是這種方法成本高、復雜，使用具有很大的局限性。Unisense環(huán)境公司新型的污水N2O電極適用于污水處理領(lǐng)域。含有內置溫度傳感器的不銹鋼套管使其具備了良好的防水特性，能獲得更標準化的數據。
    ????? ? 污水廠(chǎng)的中央控制系統為電極供電并將電極信號傳輸至SCADA系統，這種實(shí)時(shí)的N2O輸出數據滿(mǎn)足了新的環(huán)境標準要求。其優(yōu)點(diǎn)非常明顯：
    • 成本低：與傳統的廢氣測量設備相比，能夠節約80%的成本
    • 壽命長(cháng)：在24小時(shí)/7天連續工作條件下，電極的使用壽命不低于4個(gè)月
    • 響應快：響應時(shí)間小于1分鐘
    • 整合性強：能夠集成到SCADA系統中進(jìn)行連續測量
    • 獨立性強：在脫氮過(guò)程中測量不需要氣流
    • 測量污水池中的N2O，如大型污水處理廠(chǎng)和小型試驗廠(chǎng)
    • 埋在土壤或濕地沉積物中測量
    • 利用控制器盒驅動(dòng)和極化電極
    • 輸出信號4-20mA
    • 軟件自動(dòng)記錄輸出信號
    • 標準電纜長(cháng)5米，可定做長(cháng)度
    一、污水中N2O原位測量系統簡(jiǎn)介
    1、污水中溶解態(tài)N2O原位測量方法：與氣候變化做斗爭
    ????? ? 將目前的污水生物處理工藝與污水中N2O原位測量系統相結合，提供了一個(gè)從污水處理過(guò)程中減少溫室氣體（GHG）排放總量的機會(huì )和潛力。
    在污水處理廠(chǎng)努力將總碳排放量最低化、與氣候變化做斗爭的過(guò)程中，污水中N2O原位測量系統是非常有價(jià)值的工具。
    2、操作
    ????? ? 傳感器直接置于活性污泥中，測量硝化和反硝化過(guò)程中N2O的產(chǎn)生。傳感器的防水壓鑄鋁盒既能直接懸掛在水中，隨著(zhù)水流而自由流動(dòng)；又能固定在適當的位置。傳感器內置一個(gè)溫度電極用于數據的后校正。

    • 傳感器的玻璃質(zhì)頂端通過(guò)水流所產(chǎn)生的摩擦力來(lái)保持清潔。??? ?
    • 傳感器的信號通過(guò)4-20 mA信號從控制箱傳輸到可編程序控制器。
    • 裝上傳感器后，需要按照標準步驟、用N2O校正器進(jìn)行2點(diǎn)校正。?
    3、傳感器的更換

    • 傳感器由兩個(gè)部分所組成：傳感器的頭部和傳感器的主體。?????????????????????????????? ?
    • 更換傳感器時(shí)，只需要更換傳感器頭部中的微電極即可。更換和再校正的操作說(shuō)明將會(huì )隨機附帶。
    二、N2O科學(xué)技術(shù)
    1、N2O科學(xué)
    ????? ? 一氧化二氮（N2O）是對污水進(jìn)行生物處理的產(chǎn)物，污水處理廠(chǎng)（WWTP）每天都會(huì )產(chǎn)生。
    N2O形成的程度是復雜的，取決于多重影響因子?？傮w來(lái)說(shuō)，計算N2O的排放及其對氣候影響的最好方法就是測量N2O！
    N2O是污水處理期間硝化和反硝化過(guò)程的產(chǎn)物。有氧和厭氧廢水反應器能夠產(chǎn)生N2O，但是正常情況下只有充氣的有氧反應器才釋放N2O，因為曝氣能夠把N2O從液體中帶走到空氣中。然而，在厭氧情況下形成的N2O能夠被水流帶到曝氣區域并被吹走，因此很多不同的設備組成能夠導致N2O的排放。
    一氧化二氮形成的主要過(guò)程和影響因素如下：
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    概述圖來(lái)自于全球水研究聯(lián)盟的科學(xué)報告：N2O和CH4排放于污水收集和處理系統。
    2、N2O技術(shù)：污水中N2O原位測量系統是全球唯一能測量溶解態(tài)N2O的傳感器
    ????? ? 近年來(lái)廢氣測量技術(shù)是唯一能測量N2O的技術(shù)，但是這種方法昂貴、高度復雜難懂、而且容易損壞，所以應用很有限。
    • N2O污水傳感器為電化學(xué)（clark型）傳感器，測量一氧化二氮還原所產(chǎn)生的電流。這種傳感器技術(shù)由丹麥Unisense公司研究開(kāi)發(fā)，已經(jīng)過(guò)長(cháng)期的應用驗證。
    • 牢固的N2O污水傳感器與溫度傳感器一起內置在40mm不銹鋼外殼內。
    • N2O傳感器的工作范圍為0～1.5 N-mg/L N2O（等于0～50 μM）。
    • 檢測限低于0.1 μM。
    • 傳感器的響應時(shí)間≤45秒，使得直接檢測和廢氣排放控制的獨特可能性得以實(shí)現。
    • N2O污水廠(chǎng)控制器設計成壓鑄鋁外殼。
    • 多孔使得利用螺絲或U形支架安裝比較容易。
    • 有N2O和溫度的輸出界面。

    N2O污水廠(chǎng)控制器

    N2O污水專(zhuān)用電極

    控制器

    TFT觸摸屏控制器，含USB數據記錄裝置

    尺寸

    堅穩設計，44 mm鋁合金外殼（6063-T6），和黑色的聚甲醛乙酰共聚物

    盒子尺寸

    301.5×283.2×120.5mm? ? 3.2kg

    響應時(shí)間

    <45s

    外殼

    表面貼裝塑料（ABC）IP67

    內置溫度微電極

    是，N2O信號溫度補償

    固定方式

    預留多孔用于表面安裝或管道安裝――固定板和遮篷可供

    檢測限

    0.005 N-mg/L N2O

    電纜墊圈

    氯丁橡膠圓形密封

    工作范圍

    0-1.5 N-mg/L N2O (0-50 mM和0-300 mM可選)

    電極輸入

    2根N2O污水專(zhuān)用電極和內置溫度電極

    校正

    兩點(diǎn)校正，1次/2月

    其他輸入

    1個(gè)模擬(0..20或4..20 mA)和3個(gè)二進(jìn)制輸入

    保證使用壽命

    4個(gè)月

    電極輸出

    N-mg/L N2O，溫度和N2O排放速度

    預期使用壽命

    大于6個(gè)月

    ?其他輸出

    7個(gè)模擬(0..20或4..20 mA)和3個(gè)二進(jìn)制輸出 (2個(gè)NO繼電器、1個(gè)開(kāi)關(guān))、PROFIBUS-DP、(ModBus可選)、USB數據記錄可選

    ?N2O傳感器頭

    可替換

    用電安全

    按照EN 61010，第一部分，過(guò)電壓分類(lèi)III，凈化等級2

    電纜長(cháng)度

    標配5米（長(cháng)至100米可選）

    ?電源

    交流電AC 110～240 V，+10 /-15 %；48～63 Hz

    ?已知相關(guān)干擾

    無(wú)

    ?

    ?
    三、N2O對氣候的影響

    ????? ? N2O是一種被大大忽視的溫室效應氣體，其全球升溫潛能值為CO2的320倍，N2O與臭氧起反應而導致臭氧層空洞。
    環(huán)球水源研究聯(lián)盟發(fā)布的近期研究聲明：污水處理廠(chǎng)（WWTP）在某些工藝參數和條件下排放出大量的N2O氣體。荷蘭、法國、美國和澳大利亞的研究已經(jīng)表明：對于某些污水處理廠(chǎng)而言，N2O氣體排放占總碳排放量的90％。
    傳統上，污水處理廠(chǎng)的N2O氣體排放量通過(guò)利用政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì )（IPCC）排放系數3.2 g N2O/PE/年來(lái)進(jìn)行估算，因為直接監測排放時(shí)過(guò)程復雜、費用高昂。
    ????? ? 研究建議：在普通項，這種排放系數很可能被低估10倍。主流科學(xué)家建議：考慮到排放的變化比較大，在不同的污水處理廠(chǎng)間使用這種排放系數是不恰當的。因此，推薦進(jìn)行在線(xiàn)測量。
    四、N2O排放的監測實(shí)例（丹麥腓特烈港市自來(lái)水公司）
    ????? ? 位于丹麥腓特烈港市的市政Forsyningen自來(lái)水公司一直專(zhuān)注于實(shí)施一種方法，能在城市污水處理廠(chǎng)眾多不同的污水處理過(guò)程中更好地估計和量化溫室氣體排放量。
    該公司同時(shí)運行再循環(huán)和生物膜污水處理過(guò)程。由于排放關(guān)鍵數字不確定性的增加，該公司聯(lián)系Unisense環(huán)境公司，以幫助測定實(shí)際的N2O碳排放量。采取這項新舉措后，首次檢測了一個(gè)標準再循環(huán)過(guò)程的N2O排放量。
    ?腓特烈港市污水處理廠(chǎng)
    ?聚乙烯管 ?130,000（分成兩股支流）
    ?流入量 ?300 m3/h
    ?厭氧水槽的體積 ?1195 m3
    ?曝氣水槽的體積 ?2290 m3
    ?化學(xué)需氧量（COD）、總凱氏氮（TKN）、總蛋白（TP） ?2800噸/年、240噸/年、40噸/年
    ????? ? 為了節省能源和提高除氮能力，在好氧區域采用間歇曝氣操作，進(jìn)行曝氣區域的反硝化作用，反硝化作用取決于池中的銨濃度。Unisense環(huán)境公司安裝了兩個(gè)污水中N2O原位測量系統：一個(gè)置于缺氧水槽中，另一個(gè)置于有氧水槽中。為了便于理解N2O的形成，N2O傳感器數據通過(guò)SCADA系統的標準集成來(lái)記錄所有其他工廠(chǎng)的數據。
    ????? ? 進(jìn)行快速的兩點(diǎn)校正后，傳感器即可用于監測N2O濃度。14天的測量周期后，從SCADA系統中提取完整的數據系列，發(fā)送到Unisense環(huán)境公司用于數據分析。使用不同的數據管理工具來(lái)記錄數據的整體相關(guān)性，尤其是N2O的生成量。
    從14天測量周期的數據可以很明顯地看出：該周期內N2O的排放量變化很大。在此期間的主要排放量與兩個(gè)高負荷事件相關(guān)：42小時(shí)間的N2O排放量占14天總量的53%。此外，測量開(kāi)始時(shí)的低溶氧設定值導致N2O濃度顯著(zhù)增加，明顯強化了低氧與N2O形成之間的關(guān)系。在測量期間，N2O在缺氧水槽中的生成量很低，N2O濃度僅在銨濃度較高的周期內增至0.3 N mg/L，并延續30小時(shí)。在曝氣部分，N2O主要產(chǎn)生于間歇曝氣的缺氧階段，隨后通過(guò)曝氣逃逸到大氣中。
    ????? ? 最后，用同行陪審和驗證模型進(jìn)行排放量的計算來(lái)評估N2O排放量，并且推斷出其二氧化碳當量。將得到的結果與曝氣得到的二氧化碳當量進(jìn)行比較，然后提交給自來(lái)水公司的管理部門(mén)，作為2天咨詢(xún)服務(wù)的一部分。測量周期中總碳排放量計算為10噸二氧化碳當量，其中N2O推算出的二氧化碳當量占總排放量的59％。
    ????? ? 從短期監測和數據分析得到一個(gè)簡(jiǎn)短的列表，包括存在的問(wèn)題和可能的解決方案：
    • N2O濃度和排放量變化很大。
    • 溶解氧的控制對于避免N2O產(chǎn)生量和排放量的升高非常重要。
    • 應通過(guò)調節進(jìn)水量來(lái)避免短期的高銨鹽負荷。
    • 提高化學(xué)需氧量（COD）的反硝化作用這一控制策略有可能減少N2O排放量。
    • 使用間歇曝氣策略的能耗優(yōu)化措施必須與N2O監測相結合，以避免產(chǎn)生過(guò)多的N2O排放。
    ????? ? 采用這種投資較小的Unisense污水中N2O原位測量系統后，自來(lái)水公司切實(shí)了解了其N(xiāo)2O排放的來(lái)源和原因，現在能夠采取相關(guān)行動(dòng)以將N2O對氣候的影響降到最低。

    腓特烈港市污水處理廠(chǎng)的標準再循環(huán)設置

    NH4+、NO3- 、O2 和N2O數據系列圖（14天測量周期中的一個(gè)6天區段），包括低氧設定值和兩個(gè)高負荷期中的一個(gè)。

    從算得的N2O排放量和用于曝氣的功率（kWh）推導出14天的累計二氧化碳排放量。所用的二氧化碳當量系數為：296kg CO2/kg N2O和0.418 kg CO2 / kWh。

    丹麥Unisense微電極

    測量參數：

    尖端直徑：

    測量方式：

    優(yōu)點(diǎn)：

    推薦研究領(lǐng)域：

    O2

    5微米

    ●直接測液、氣體

    ★精度高(10-7-10-9mol/L)

    A.水-沉積物界面生物地球化學(xué)過(guò)程
    pH
    10微米
    ●穿刺測量
    ★檢測下限低(標準0.3μmol/L
    B.生物膜、污泥顆粒、包埋菌顆粒、
    氧化還原電位
    25微米
    ●靠近樣品測量
    ,NO可達4nmol/L)
    固態(tài)發(fā)酵樣品微觀(guān)結構和傳質(zhì)機理
    N2O
    50微米
    擴散邊界層
    ★不破壞被測點(diǎn)微環(huán)境(反復
    C.根際微環(huán)境
    NO
    100微米
    ●微電極尖端包不
    穿刺樣品值基本不變)
    D.動(dòng)植物組織器官或食品內部性質(zhì)
    H2S
    		 500微米等
    銹鋼外殼監測土壤、
    ★響應快(90%響應時(shí)間1-3秒
    E.材料腐蝕界面
    H2
    堆肥或固廢樣品
    ，最快50毫秒)
    F.電池陰陽(yáng)極界面
    溫度
    NO3-、NO2-、NH4+、H+、Ca2+、等
    ★不易受攪拌干擾(普通電極
    G.微小液滴
    微流速
    等unisense公司提供合適尖端外徑（

    攪拌停止時(shí)信號下降30-50%

    H.溶液化學(xué)催化快速動(dòng)力學(xué)
    擴散率
    如:生物膜10~15um；大腦皮層3um)
    ，微電極信號下降在1%以?xún)?
    I.微電極外包保護套監測反應器或
    其他 --->
    的微電極胚，測量前灌Lix和試劑。
    ★電極壽命1-2年以上
    土壤及固廢樣品
    配置
    實(shí)驗室剖面系統
    實(shí)驗室微呼吸系統
    水底渦動(dòng)相關(guān)系統


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    小型原位水-沉積物界面分析系統
    大型原位水-沉積物界面分析系統
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