从早期阶段开始，污水处理厂（WWTP）主要为去除有机物而开发，然而从20世纪中期开始，湖泊和河流中的富营养化现象开始显现，这是由于在污水处理厂的高级处理过程中产生了磷和氮的排放。
富营养化源于希腊语“eutrophos”，意为“营养充足”，是由于营养物（主要是磷（P）和氮（N））浓度过高造成的，导致藻类大量繁殖，溶解氧耗尽，水生生物死亡。此外，富营养化过程中释放的有毒物质往往会通过食物链积累，对人类健康造成危害。
因此，长期以来，在废水排放前有效去除磷酸盐和铵盐是关键步骤。
污水处理厂通过去除废水中的磷和氮等污染物，在保护环境方面发挥着重要作用。下图是一个刺激性脱氮除磷过程。
图：刺激性脱氮除磷过程（Dai, HL等人，2022）
脱氮除磷的主要技术
污水处理厂采用多种方法和技术去除磷和氮，包括生物、化学和物理过程。
生物营养物去除（BNR）过程，例如强化生物除磷（EBPR）和硝化-反硝化，利用微生物群落代谢磷酸盐并将氮化合物转化为无害气体。EBPR依靠聚磷微生物（PAO）在厌氧条件下释放磷酸盐，然后在好氧条件下过度吸收磷酸盐进行去除。
硝化作用包括硝化细菌将铵盐氧化为亚硝酸盐和硝酸盐，而反硝化作用则是在缺氧条件下将硝酸盐转化为氮气。
化学沉淀，例如使用明矾或氯化铁等金属盐，通过形成不溶性沉淀物来促进磷酸盐的去除。同样，脱氮也可以通过氨汽提或离子交换等化学过程来实现。
包括反渗透和超滤在内的膜过滤技术可通过物理方式将磷酸盐和氮化合物从废水中分离出来，从而有效去除磷酸盐和氮化合物。
表：除磷脱氮技术摘要
为了有效地实现脱氮除磷，上述3种过程一般结合在一起使用，例如，在生物处理过程中使用化学沉淀，以达到更高的去除率。然而，这一步骤会增加污水处理厂的运营成本，因此，实时监测磷和氮浓度的在线分析仪非常重要，他们对于监测和控制水、废水和各种工业过程中的磷和氮含量至关重要。同时也需要考虑如下问题：
准确度和灵敏度
尤其是在水中磷酸盐离子含量较低的情况下。
速度和响应时间
快速检测和响应时间至关重要，尤其是在需要实时监测和控制以节约材料成本和能耗的应用中。
易于使用和维护
用户友好的界面和直观的操作是确保操作员能够轻松配置、校准和维护分析仪的基本功能。
成本效益
消耗性试剂通常价格昂贵，测量后需要特别小心处理。
WTW Alyza 1Q的独特功能
为了克服这些问题，赛莱默旗下品牌 WTW开发出了革命性的磷酸盐和氨分析仪Alyza IQ，以帮助客户更有效地监测磷酸盐和氨盐。
图：Alyza IQ PO4内部结构
同时，WTW也通过多通道阀技术和化学试剂袋来克服此类特定挑战。WTW Alyza IQ具有独特功能。
准确度高达±2%或20 ppt。
每次测量最多只需5分钟。
每3个月只需10分钟进行定期维护。
每次测量消耗5μL，按10分钟间隔计算，每天不到1 ml。
可同时监测2个点。
图：Alyza IQ测量单元。（a）测量单元；（b）多通道阀；（c）化学试剂袋（试剂、标准品、清洁溶液）
图：污水处理厂WTW Alyza IQ PO4
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