污水處理過程監(jiān)視與控制系統(tǒng)由模型、傳感器、局部調(diào)節(jié)器和上位監(jiān)控策略等4個(gè)部分組成。其中，傳感器是污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng)中薄弱，也是重要、基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。日益嚴(yán)格污水排放標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致了污水處理工藝流程和裝備復(fù)雜化，對用于污水處理過程監(jiān)視與控制傳感器性能也提出了更高要求，促進(jìn)了污水處理領(lǐng)域傳感器技術(shù)發(fā)展，一些適用于污水處理過程新型傳感器相繼問世。污水處理過程是復(fù)雜生化反應(yīng)過程，所涉及儀器儀表種類繁多，多數(shù)傳感器是污水處理過程所*，分別應(yīng)用于不同場合，反映一個(gè)或多個(gè)特定變量狀態(tài)信息變化。
污水處理工藝一般由機(jī)械處理、生化處理和化學(xué)處理構(gòu)成，其中涉及液相、固相、氣相三種物質(zhì)成分。監(jiān)視這些相態(tài)儀表可以簡單分為通用型和特殊性兩大類。

    2、污水處理過程通用儀表

    通用測量儀表包括溫度、壓力、液位、流量、pH值、電導(dǎo)率、懸浮固體等傳感器。

    ①厭氧消化過程常常實(shí)施溫度控制，溫度傳感器顯更加重要。典型溫度測量元件是熱電阻

    ②壓力測量值常常用作曝氣和厭氧消化過程報(bào)警參數(shù)。

    ③液位測量用于水位監(jiān)視，通常采用浮標(biāo)、差壓變送器、容量測量、超聲水位檢測等方法測量。

    ④流量監(jiān)測儀表主要有堪板、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、渦輪式流量計(jì)、靶式計(jì)量槽、電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等。

    ⑤pH值是生化過程中一個(gè)重要變量，更是厭氧消化和硝化過程關(guān)鍵值，通常污水處理廠都安裝有pH電極浸人污泥中，不同清潔策略可以實(shí)現(xiàn)長期免維護(hù)。具有高度緩沖能力廢水，pH值測量對過程變化可能不敏感，不適合于過程監(jiān)督與控制，這種情況可以用碳酸鹽測量系統(tǒng)代替。

    ⑥電導(dǎo)率傳感器用于監(jiān)視進(jìn)水成分變化，同時(shí)也是化學(xué)除磷控制策略基礎(chǔ)。

    ⑦傳統(tǒng)生物量測量是懸浮粒子對入射光散射及吸光度進(jìn)行估計(jì)。靈敏光檢測儀出現(xiàn)，能夠自動(dòng)進(jìn)行光效應(yīng)測量傳感器以問世。大多數(shù)商業(yè)傳感器使用了一個(gè)發(fā)射低可視光或紅外光光源，這個(gè)區(qū)域內(nèi)大多數(shù)介質(zhì)表現(xiàn)低吸光度。生物量濃度也可超聲波懸浮物和微生物之間游離溶液速度差確定。

    3、厭氧消化過程中傳感器

    生物氣流量測量厭氧消化過程中到廣泛采用，它可以表示反應(yīng)器總體活性。近年來一些技術(shù)被用來監(jiān)視氣體成分。典型實(shí)驗(yàn)室方法是洗瓶分離方法，進(jìn)瓶前和出瓶后流量比可以確定氣體成分。例如，堿洗瓶將能夠收集所有C02、H2S而允許CH4。更專業(yè)氣體分析儀可以直接監(jiān)視氣體成分含量，如紅外吸收測量儀用來確定C02和CH4含量，氫分析儀也已基于化學(xué)電源研制而成。氣相H2S測量儀可以監(jiān)視硫化物對鉛剝離反應(yīng)來確定H2S含量。

    基于氣體分析監(jiān)視系統(tǒng)主要問題是不能直接預(yù)測液相中相應(yīng)氣體濃度。可以直接測量溶解氫浸入式傳感器已經(jīng)研制成功。燃料電池是此種傳感器核心。H2S和CH4直接測量儀器至今未見報(bào)道。

    pH測量不容易對不平衡厭氧消化槽進(jìn)行檢測，特別是當(dāng)混合液堿度高時(shí)。這種情況下可對混合液體中C02和碳酸鹽進(jìn)行測量。堿度主要取決于碳酸鹽緩沖物，常常被用于厭氧消化控制策略中。碳酸鹽監(jiān)視器已被開發(fā)應(yīng)用于實(shí)際厭氧消化過程。

    估計(jì)碳酸鹽堿度基本原理有兩個(gè)。其一為滴定法，線滴定傳感器可以同時(shí)監(jiān)視氨、碳酸鹽等不同成分。對堿度進(jìn)行線確定另一方法基于對樣品酸化而到氣態(tài)C02定量。可以采用氣體流量計(jì)測量所產(chǎn)生氣體體積。

    所有生物活性都可用熱量產(chǎn)生來表征。熱量計(jì)對熱量測量可以直接洞察生物過程變化。污水處理過程是流量熱量計(jì)。

    揮發(fā)性脂肪酸（VFA）是厭氧消化過程重要中間產(chǎn)物。他們聚集會引起pH值降低而導(dǎo)致過程厭氧消化過程失敗。通常VFA濃度監(jiān)視作為過程性能指示，但很少實(shí)施線傳感器。測量儀器包括氣相色譜儀或高壓液相色譜儀。傅立葉變換紅外光譜儀（FT-IR）作為線多參數(shù)傳感器可以同時(shí)提供COD、TOC、VFA等參數(shù)測量。FT-IR不需要添加任何化學(xué)品，且只需要很少維護(hù)，但其校準(zhǔn)比較困難。更具可靠性測量是采用滴定計(jì)兩步滴定或滴定反滴定提供采樣中VFA含量。

    生物傳感器近年來污水處理行業(yè)到發(fā)展應(yīng)用。VFA分析儀可以決定消化液體中VFA濃度；MAIA生物傳感器可對代謝活性進(jìn)行測量；RANTOX生物傳感器用于檢測即將來臨有機(jī)物過載及毒性負(fù)載。

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