Nhà máy xử lý nước thải (WWTP) ở Peißenberg đã cho phép Xylem thực hiện thử nghiệm dài hạn về phép đo COD và Nitrat không dùng thuốc thử trong khoảng thời gian xấp xỉ 6 tuần. Thêm vào đó, nhân viên nhà máy XLNT đã hỗ trợ việc lấy mẫu cũng như thực hiện các phép đo trong phòng thí nghiệm. Hai phương pháp đo không dùng thuốc thử Xylem khác nhau đã được thử nghiệm: Một là cảm biến quang phổ IQ SENSOR NET, cái còn lại là phép trắc quang không dùng thuốc thử (OptRF) mới với photoLab® 7600 UV-VIS. Hai phương pháp này được so sánh với kết quả trong phòng thí nghiệm từ các thử nghiệm cuvette trắc quang. Mục đích là để đánh giá xem kết quả của các phương pháp quang học không dùng thuốc thử trong các điều kiện động học phù hợp với kết quả của các phép thử cuvet như thế nào.
Nhà máy XLNT ở Peißenberg là nhà máy XLNT đô thị và một lượng nhỏ nước thải công nghiệp với công suất 27.000 PE. Nó được đưa vào hoạt động vào năm 1974. Vào những năm tám mươi, đã có một sự mở rộng bằng phương pháp xử lý bậc ba và vào năm 2007, địa điểm này đã được hiện đại hóa bằng các biện pháp tái thiết mở rộng.
Thiết bị kiểm tra
Đối với các phép đo trực tuyến, cảm biến quang phổ UV-VIS
NiCaVis® 705 IQ với chức năng làm sạch siêu âm tích hợp và làm sạch bằng áp suất không khí bổ sung đã được sử dụng. Do điều kiện cấu trúc, cảm biến không thể được lắp đặt trực tiếp trong bể nước thải cuối của WWTP. Thay vào đó, cảm biến được lắp vào bể lắng cuối cùng (Hình 1, 2).
Điều này tạo điều kiện dễ dàng lấy mẫu lấy thường xuyên cho các phép đo trong phòng thí nghiệm. Hai phương pháp trong phòng thí nghiệm – phép đo quang học, không dùng thuốc thử (OptRF) và xét nghiệm cuvette – được thực hiện bằng máy đo quang phổ photoLab® 7600 UV-VIS (Hình 3). Để xác định nồng độ bằng phương pháp kiểm tra cuvet, bộ Xylem COD test 14560 (4,0 – 40,0 mg/l COD) cũng như bộ xét nghiệm nitrat N2/25 (0,5 – 25,0 mg/l NO3-N) đã được sử dụng. Các phép đo bổ sung được tiến hành để đảm bảo chất lượng phân tích với tiêu chuẩn CSB là 20 mg/l (CombiCheck 50, 14695).
Quy trình thử nghiệm và kết quả đo
Hình. 1-2: Lắp đặt cảm biến NiCaVis® 705 IQ trong bể lắng của nhà máy xử lý nước thải Peißenberg
Giai đoạn thử nghiệm bắt đầu vào đầu tháng 11 năm 2015, thời điểm thay đổi theo mùa, có thể dự đoán được động lực học của nồng độ nitrat và COD tại nước thải đầu ra của WWTP. Dữ liệu đo liên tục của cảm biến quang phổ được lưu trữ trong bộ điều khiển IQ SENSOR NET 2020. Dữ liệu được chuyển đến máy tính để đánh giá thêm thông qua thẻ nhớ USB.
Đối với các phép đo trong phòng thí nghiệm, mẫu được lấy gần như mỗi ngày làm việc bằng dụng cụ lấy mẫu nước trực tiếp tại cảm biến để đảm bảo rằng các kết quả đo được của các phương pháp trong phòng thí nghiệm và cảm biến trực tuyến có thể được so sánh song song với nhau. Phép đo trắc quang nồng độ COD và nitrat thông qua các phương pháp phòng thí nghiệm OptRF không dùng thuốc thử được tiến hành trực tiếp sau khi lấy mẫu. Các mẫu để tham chiếu trắc quang với xét nghiệm cuvette ban đầu được bảo quản trong tủ lạnh để bảo quản và xét nghiệm một đến hai lần một tuần theo hướng dẫn phân tích bằng photoLab® 7600 UV-VIS.
Một phép xác định kép cũng như phép xác định với một tiêu chuẩn kiểm soát đã được tiến hành cho các phép thử cuvette để phát hiện các giá trị bất thường của phép đo có thể xảy ra và để loại bỏ chúng nếu có thể. Bảng 1 hiển thị một đoạn trích từ bảng Excel với các kết quả được đo từ ba phương pháp đo khác nhau: ngoài ngày tháng, thời gian lấy mẫu trong ngày cũng được ghi lại để có thể vẽ biểu đồ dữ liệu phòng thí nghiệm cùng với dữ liệu trực tuyến trong một biểu đồ. Phương pháp đo dùng thuốc thử đại diện cho các phương pháp phòng thí nghiệm tiêu chuẩn đã được phê duyệt và do đó đại diện cho phép đo tham chiếu trung tâm cho các phương pháp đo không có thuốc thử.
Sự phù hợp (tương quan) của các phép đo nitrat và COD với cảm biến và phương pháp OptRF so với phương pháp đo dùng thuốc thử là rất tốt (Hình 4 và 5).
Bảng 1: Trích dẫn kết quả đo của phương pháp OptRF quang học, phương pháp cuvette quang phổ và cảm biến quang NiCaVis® 705 IQ
phòng thí nghiệm của WWTP Peißenberg
Hiệu chuẩn người dùng hai điểm để có phép đo chính xác nhất
Để tối ưu hóa độ chính xác của phép đo cho WWTP ở Peißenberg, người dùng đã hiệu chuẩn hai điểm cho cảm biến trực tuyến cũng như các phương pháp OptRF trắc quang đã được thực hiện.
Đối với điều này, một giá trị đo được của các phương pháp không dùng thuốc thử quang học cũng như các giá trị đo được tương ứng của bộ dụng cụ xét nghiệm cuvette đã được chọn từ dải đo phía dưới cũng như từ dải đo phía trên. Các giá trị này được nhập vào cảm biến và quang kế dưới dạng các cặp giá trị. Bằng quy trình này, các phương pháp quang học, không dùng thuốc thử có thể được điều chỉnh theo cách tối ưu với các điều kiện của nhà máy xử lý nước thải và có thể đạt được kết quả tốt nhất có thể.
Biểu tượng phương pháp quang học không dùng thuốc thử trên màn hình hiển thị của photoLab® 7600 UV-VIS
Kết luận: Các phương pháp quang học mang lại độ tin cậy đo lường cao
Các kết quả đo cho thấy sự tuân thủ rất tốt của các phương pháp đo khác nhau cho trực tuyến và trong phòng thí nghiệm:
COD (Hình 4) cũng như nồng độ nitrat (Hình 5) được đo một cách đáng tin cậy và thỏa đáng – bằng cảm biến cũng như các phương pháp OptRF cải tiến của photoLab® 7600 UV-VIS. Đặc biệt với việc xác định COD bằng cách sử dụng bộ dụng cụ xét nghiệm cuvette và các sai số xảy ra, các giá trị COD được đo khi không có thuốc thử cho thấy các dao động tương đối giống nhau và do đó tương đối tốt. Hiệu chuẩn của người dùng so với cài đặt gốc mặc định đã đạt được độ chính xác đo và được tối ưu hóa hơn nữa đối với hai phương pháp không dùng thuốc thử này.
Ngoài ra, động lực học cao, một phần do mưa lớn, được thể hiện rõ bằng cả hai phương pháp không dùng thuốc thử.