1、污(wu)水處(chu)理過(guo)程(cheng)的監視與(yu)控(kong)制系統(tong)

由模型、傳(chuan)感器(qi)(qi)、局(ju)部調節(jie)器(qi)(qi)和(he)(he)上(shang)位監(jian)控策(ce)略等(deng)4個(ge)部分(fen)組成。其中，傳(chuan)感器(qi)(qi)是(shi)污(wu)水(shui)處(chu)(chu)理(li)廠監(jian)控系統中最(zui)薄(bo)弱，也是(shi)最(zui)重(zhong)要、最(zui)基礎的(de)(de)(de)(de)環(huan)節(jie)。日益嚴(yan)格的(de)(de)(de)(de)污(wu)水(shui)排放(fang)標(biao)準導(dao)致了(le)污(wu)水(shui)處(chu)(chu)理(li)工藝流程(cheng)(cheng)和(he)(he)裝備的(de)(de)(de)(de)復(fu)(fu)雜(za)化(hua)，對用于(yu)污(wu)水(shui)處(chu)(chu)理(li)過(guo)程(cheng)(cheng)監(jian)視(shi)與控制的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)感器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)性能也提出(chu)了(le)更高的(de)(de)(de)(de)要求，促進了(le)污(wu)水(shui)處(chu)(chu)理(li)領域傳(chuan)感器(qi)(qi)技術(shu)的(de)(de)(de)(de)發展，一些適用于(yu)污(wu)水(shui)處(chu)(chu)理(li)過(guo)程(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)新型傳(chuan)感器(qi)(qi)相繼問世(shi)。污(wu)水(shui)處(chu)(chu)理(li)過(guo)程(cheng)(cheng)是(shi)復(fu)(fu)雜(za)的(de)(de)(de)(de)生化(hua)反應過(guo)程(cheng)(cheng)，所(suo)涉及的(de)(de)(de)(de)儀(yi)器(qi)(qi)儀(yi)表種類(lei)繁多(duo)(duo)，多(duo)(duo)數傳(chuan)感器(qi)(qi)是(shi)污(wu)水(shui)處(chu)(chu)理(li)過(guo)程(cheng)(cheng)所(suo)特(te)有的(de)(de)(de)(de)，分(fen)別應用于(yu)不同(tong)的(de)(de)(de)(de)場(chang)合，反映一個(ge)或(huo)多(duo)(duo)個(ge)特(te)定變(bian)量的(de)(de)(de)(de)狀態信(xin)息變(bian)化(hua)。

污水處理工藝(yi)一(yi)般由機械處理、生化(hua)處理和化(hua)學處理構成，其中涉(she)及液相、固相、氣相三種(zhong)物質(zhi)成分(fen)。監視這些(xie)相態的儀表可以簡單地分(fen)為(wei)通用(yong)型(xing)和特殊性兩大類。

2、污水處理(li)過程的通用儀表

通(tong)用測量儀表包(bao)括溫度、壓力、液(ye)位、流量、pH值(zhi)、電導(dao)率、懸浮固體等傳(chuan)感器。

①厭氧消化過程由(you)于常(chang)常(chang)實施溫(wen)度(du)控制(zhi)，溫(wen)度(du)傳感器顯得更加重要。典(dian)型(xing)的溫(wen)度(du)測(ce)量元(yuan)件是熱電(dian)阻

②壓力測(ce)量值常(chang)常(chang)用作曝氣(qi)和厭氧消化過程的報警參數(shu)。

③液位(wei)(wei)(wei)測量用于水位(wei)(wei)(wei)監視，通常(chang)采用浮標(biao)、差壓變送器、容量測量、超(chao)聲水位(wei)(wei)(wei)檢測等方(fang)法測量。

④流量(liang)(liang)(liang)監測儀表主要有堪板、轉子流量(liang)(liang)(liang)計、渦(wo)輪式流量(liang)(liang)(liang)計、靶式計量(liang)(liang)(liang)槽、電磁(ci)流量(liang)(liang)(liang)計、超聲波(bo)流量(liang)(liang)(liang)計等。

⑤pH值是生化(hua)過(guo)(guo)程(cheng)中的一個重要變量，更是厭氧(yang)消化(hua)和(he)硝化(hua)過(guo)(guo)程(cheng)的關(guan)鍵值，通常在污水(shui)處理廠(chang)都(dou)安裝有pH電極浸人污泥中，通過(guo)(guo)不(bu)同的清潔策(ce)略(lve)可以實(shi)現長期(qi)免維護(hu)。對于具(ju)有高度(du)緩沖(chong)能(neng)力的廢水(shui)，pH值測量對過(guo)(guo)程(cheng)變化(hua)可能(neng)不(bu)敏感，因(yin)此不(bu)適合(he)于過(guo)(guo)程(cheng)監督與控制(zhi)，這種情況(kuang)可以用碳(tan)酸鹽(yan)測量系統(tong)代(dai)替。

⑥電導率傳感器用(yong)于監視(shi)進水成分的(de)變化(hua)，同(tong)時也是化(hua)學除磷控制策略的(de)基礎。

⑦傳統(tong)的(de)(de)生物量(liang)(liang)測(ce)(ce)量(liang)(liang)是(shi)根據(ju)懸(xuan)浮(fu)粒(li)子對入射(she)光(guang)(guang)的(de)(de)散(san)射(she)及吸光(guang)(guang)度(du)進(jin)行估計。隨著(zhu)靈敏的(de)(de)光(guang)(guang)檢測(ce)(ce)儀的(de)(de)出現(xian)，能夠(gou)自動進(jin)行光(guang)(guang)效應測(ce)(ce)量(liang)(liang)的(de)(de)傳感器得以問世。大多數商(shang)業傳感器使用(yong)了一個發(fa)射(she)低(di)(di)可視光(guang)(guang)或紅(hong)外光(guang)(guang)的(de)(de)光(guang)(guang)源(yuan)，在(zai)這(zhe)個區域內大多數介質表現(xian)低(di)(di)吸光(guang)(guang)度(du)。生物量(liang)(liang)濃度(du)也可根據(ju)超聲波在(zai)懸(xuan)浮(fu)物和微生物之間游離(li)溶液(ye)的(de)(de)速度(du)差確定。

3、厭氧消化過(guo)程中(zhong)的(de)傳感(gan)器

生物氣流(liu)量(liang)(liang)(liang)的(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)在厭氧消(xiao)化過程中(zhong)得到(dao)廣泛采(cai)用(yong)，它可(ke)(ke)以(yi)表(biao)示(shi)反應(ying)器(qi)的(de)總體(ti)活性。近年來一(yi)些(xie)專用(yong)技術(shu)被用(yong)來監(jian)視氣體(ti)成(cheng)分(fen)(fen)(fen)。典型的(de)實驗室方法是洗瓶(ping)(ping)(ping)分(fen)(fen)(fen)離方法，根據進瓶(ping)(ping)(ping)前和(he)出瓶(ping)(ping)(ping)后的(de)流(liu)量(liang)(liang)(liang)比可(ke)(ke)以(yi)確(que)定氣體(ti)成(cheng)分(fen)(fen)(fen)。例如，堿(jian)洗瓶(ping)(ping)(ping)將能夠收集所有的(de)C02、H2S而(er)允許CH4通過。更專業的(de)氣體(ti)分(fen)(fen)(fen)析儀可(ke)(ke)以(yi)直接監(jian)視氣體(ti)成(cheng)分(fen)(fen)(fen)含(han)量(liang)(liang)(liang)，如紅(hong)外吸收測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)儀用(yong)來確(que)定C02和(he)CH4含(han)量(liang)(liang)(liang)，專用(yong)氫分(fen)(fen)(fen)析儀也已基(ji)于化學電源研制(zhi)而(er)成(cheng)。氣相(xiang)H2S測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)儀可(ke)(ke)以(yi)通過監(jian)視硫化物對(dui)鉛剝(bo)離的(de)反應(ying)來確(que)定H2S含(han)量(liang)(liang)(liang)。

基于氣體分析的監視系統的主要問題(ti)是(shi)不能直接(jie)預測液相中相應(ying)氣體的濃度。可(ke)以直接(jie)測量(liang)溶(rong)解氫的浸入(ru)式(shi)傳感器(qi)(qi)已經研制成(cheng)功。燃(ran)料電(dian)池是(shi)此種傳感器(qi)(qi)的核心。H2S和CH4的直接(jie)測量(liang)儀(yi)器(qi)(qi)至今(jin)未見報(bao)道。

pH測量不容易(yi)對不平衡厭(yan)(yan)氧(yang)消化(hua)槽進行檢測，特別是(shi)當(dang)混合液(ye)的(de)堿(jian)度高(gao)時。這種情況(kuang)下(xia)可(ke)對混合液(ye)體中(zhong)C02和(he)碳(tan)酸鹽進行測量。堿(jian)度主要取決于碳(tan)酸鹽緩沖物，因此常常被用于厭(yan)(yan)氧(yang)消化(hua)的(de)控制策(ce)略中(zhong)。碳(tan)酸鹽監視(shi)器已(yi)被開發應(ying)用于實(shi)際(ji)厭(yan)(yan)氧(yang)消化(hua)過(guo)程。

估計(ji)碳酸鹽(yan)(yan)堿度(du)的(de)基本原理有(you)兩個。其一為滴定(ding)法，先進的(de)在(zai)線滴定(ding)傳(chuan)感器可以同時監(jian)視氨、碳酸鹽(yan)(yan)等不同的(de)成分。對堿度(du)進行在(zai)線確(que)定(ding)的(de)另一方法基于對樣品酸化而(er)得到的(de)氣態C02的(de)定(ding)量(liang)。可以采(cai)用氣體流量(liang)計(ji)測量(liang)所產生的(de)氣體的(de)體積(ji)。

所有的(de)生(sheng)物(wu)活性(xing)都可用熱(re)量(liang)的(de)產生(sheng)來表征。通過(guo)熱(re)量(liang)計對(dui)熱(re)量(liang)的(de)測量(liang)可以(yi)直接洞察生(sheng)物(wu)過(guo)程(cheng)變化。污(wu)水處理過(guo)程(cheng)首選(xuan)的(de)是(shi)流量(liang)熱(re)量(liang)計。

揮發(fa)性(xing)脂肪酸(VFA)是(shi)厭氧消化(hua)過(guo)程最重要(yao)的(de)(de)中間(jian)產物。他們(men)的(de)(de)聚集會引(yin)起pH值的(de)(de)降低而(er)導致過(guo)程厭氧消化(hua)過(guo)程的(de)(de)失敗。通(tong)常通(tong)過(guo)VFA濃度(du)監視(shi)作為過(guo)程性(xing)能指示，但很(hen)少實施在線傳(chuan)感器。最先進的(de)(de)測量儀(yi)器包括氣相(xiang)色譜(pu)儀(yi)或高壓液相(xiang)色譜(pu)儀(yi)。傅立葉變換(huan)紅外光(guang)譜(pu)儀(yi)(FT-IR)作為在線多參數傳(chuan)感器可(ke)以同(tong)時提(ti)供(gong)(gong)COD、TOC、VFA等參數的(de)(de)測量。FT-IR不(bu)需要(yao)添(tian)加任何化(hua)學品，且只(zhi)需要(yao)很(hen)少的(de)(de)維護，但其校準比(bi)較困難。更(geng)具可(ke)靠性(xing)的(de)(de)測量是(shi)采用(yong)滴定(ding)計(ji)通(tong)過(guo)兩步滴定(ding)或滴定(ding)反滴定(ding)提(ti)供(gong)(gong)采樣中的(de)(de)VFA含量。

生(sheng)(sheng)物(wu)傳(chuan)感(gan)器近年來(lai)在污(wu)水(shui)處理(li)行業得(de)到發展應用(yong)。VFA分析儀可以決定消化液體中VFA濃度；MAIA生(sheng)(sheng)物(wu)傳(chuan)感(gan)器可對代謝活性進行測(ce)量；RANTOX生(sheng)(sheng)物(wu)傳(chuan)感(gan)器用(yong)于檢(jian)測(ce)即將來(lai)臨的有機物(wu)過載及(ji)毒性負載。

4、活(huo)性污泥(ni)過程中(zhong)的(de)傳感器

氧(yang)(yang)在(zai)活性污泥過(guo)程(cheng)中起著非常重要的(de)(de)作用(yong)(yong)(yong)，且(qie)相關的(de)(de)曝氣(qi)費用(yong)(yong)(yong)約占(zhan)全(quan)部運行費用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)40%,因此氧(yang)(yang)傳感(gan)器(qi)成為廢水處理廠最廣泛的(de)(de)測(ce)量(liang)監視儀(yi)表。氧(yang)(yang)測(ce)量(liang)基(ji)于(yu)液體中擴(kuo)散氧(yang)(yang)的(de)(de)電化學反應(ying)。溶(rong)解氧(yang)(yang)(DO)傳感(gan)器(qi)是可靠準確的(de)(de)測(ce)量(liang)儀(yi)表，但(dan)必須謹慎選擇合適的(de)(de)測(ce)量(liang)位置，并防(fang)止結垢。目前(qian)自(zi)動清(qing)潔系(xi)統已經相當普遍，一些(xie)裝備清(qing)潔系(xi)統并可進(jin)行自(zi)校(xiao)準的(de)(de)溶(rong)解氧(yang)(yang)傳感(gan)器(qi)已有(you)應(ying)用(yong)(yong)(yong)。DO傳感(gan)器(qi)被廣泛用(yong)(yong)(yong)于(yu)曝氣(qi)過(guo)程(cheng)的(de)(de)控制，節省了大量(liang)投資，所獲得的(de)(de)信息也可用(yong)(yong)(yong)于(yu)監視任何活性污泥處理過(guo)程(cheng)。

呼(hu)(hu)吸(xi)量(liang)是(shi)對活性(xing)污泥(ni)呼(hu)(hu)吸(xi)速率(lv)的(de)測量(liang)與解釋(shi)，定義為(wei)在(zai)單位時間內單位體積活性(xing)污泥(ni)中微(wei)生物所(suo)消耗的(de)氧。它是(shi)表征廢(fei)水和污泥(ni)動力學的(de)常用工具(ju)。呼(hu)(hu)吸(xi)計實(shi)(shi)質(zhi)上是(shi)一個反應器，測量(liang)結果(guo)易受實(shi)(shi)驗條(tiao)件變動的(de)影響。

廢水(shui)的(de)生(sheng)物(wu)(wu)可降(jiang)解(jie)成(cheng)分通過離線測(ce)(ce)量(liang)生(sheng)物(wu)(wu)需(xu)氧量(liang)(BOD5)的(de)標(biao)準方(fang)法獲(huo)得。BOD5是5天(tian)內(nei)有機溶(rong)質生(sheng)物(wu)(wu)氧化(hua)(hua)所需(xu)溶(rong)解(jie)氧量(liang)。BOD5實(shi)驗不適于(yu)自動(dong)監(jian)視和(he)(he)控制(zhi)，因為完成(cheng)實(shi)驗需(xu)要(yao)較(jiao)長時間，且很難達到(dao)一(yi)(yi)致的(de)準確測(ce)(ce)量(liang)。廢水(shui)負載(zai)的(de)在(zai)線測(ce)(ce)量(liang)根據短(duan)期BOD估計實(shi)現。目(mu)前使(shi)用的(de)在(zai)線BODst方(fang)法有兩(liang)種(zhong)：呼(hu)吸(xi)測(ce)(ce)量(liang)儀和(he)(he)微生(sheng)物(wu)(wu)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)。Vanrolleghem等提出的(de)呼(hu)吸(xi)測(ce)(ce)量(liang)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)RODTOX能(neng)夠監(jian)視BODst和(he)(he)廢水(shui)潛在(zai)毒性。該傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)有由一(yi)(yi)個(ge)恒定曝氣、完全混合的(de)批反(fan)應(ying)器(qi)構成(cheng)，內(nei)含10升污(wu)泥，可以(yi)得到(dao)大動(dong)態范圍內(nei)BODs。微生(sheng)物(wu)(wu)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)由固(gu)化(hua)(hua)電池(chi)、薄膜和(he)(he)一(yi)(yi)個(ge)溶(rong)解(jie)氧探測(ce)(ce)儀組成(cheng)，最適合包含多(duo)種(zhong)微生(sheng)物(wu)(wu)的(de)活性污(wu)泥系統。為了維(wei)護(hu)其(qi)功效，微生(sheng)物(wu)(wu)BOD傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)需(xu)要(yao)精心維(wei)護(hu)與儲(chu)藏。大多(duo)數(shu)微生(sheng)物(wu)(wu)BOD傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)壽命(ming)較(jiao)短(duan)，從(cong)幾(ji)天(tian)到(dao)幾(ji)個(ge)月(yue)。

廢水處理(li)廠最(zui)廣泛監(jian)視(shi)的(de)變量是化(hua)學需氧(yang)量COD。COD自(zi)動監(jian)測儀可以每隔1~2小(xiao)時進行一次自(zi)動監(jian)測，根據氧(yang)化(hua)分(fen)解的(de)條件分(fen)為酸性法(fa)監(jian)測儀和(he)堿性法(fa)監(jian)測儀。COD實驗的(de)主要限制是不能區分(fen)可生(sheng)物降解和(he)惰性有機物。

TOC表示(shi)污水(shui)中(zhong)總有(you)機(ji)(ji)碳的(de)(de)含量(liang)，也是表征水(shui)體受有(you)機(ji)(ji)物(wu)污染程度(du)的(de)(de)一個指(zhi)標(biao)。TOC測(ce)量(liang)的(de)(de)主(zhu)要原理是將有(you)機(ji)(ji)碳轉化為C02,隨后(hou)在氣相(xiang)中(zhong)測(ce)量(liang)這種產(chan)物(wu)，據(ju)此求出水(shui)相(xiang)中(zhong)有(you)機(ji)(ji)碳濃度(du)。典型的(de)(de)測(ce)量(liang)儀(yi)(yi)器(qi)是紅外線抽氣分析儀(yi)(yi)。TOC被認為是一個很好的(de)(de)監(jian)視參(can)數，特(te)別是監(jian)視排(pai)水(shui)質量(liang)。

許多廢水(shui)(shui)成(cheng)分吸收紫(zi)外(wai)(wai)光。紫(zi)外(wai)(wai)線(xian)的(de)吸收與(yu)廢水(shui)(shui)中的(de)有機物有著密切的(de)關(guan)系。紫(zi)外(wai)(wai)線(xian)吸光度(du)自動監(jian)測儀(yi)引人廢水(shui)(shui)處(chu)理系統用于檢測水(shui)(shui)污(wu)染程(cheng)度(du)或評價排放質量。最近10年，光學技術取得顯(xian)著進步，使遠程(cheng)與(yu)多點測量成(cheng)為可能(neng)，大大方便了污(wu)水(shui)(shui)處(chu)理過程(cheng)監(jian)視的(de)實施。紅外(wai)(wai)光譜測量對于TOC、COD、BOD等特殊參數的(de)估計與(yu)在線(xian)監(jian)視具有很大潛力(li)。紅外(wai)(wai)光譜儀(yi)的(de)主要缺點是光電池成(cheng)分的(de)結垢會引起靈敏度(du)的(de)降(jiang)低(di)，需要頻繁(fan)重校(xiao)。

5、營(ying)養物脫除過程的傳感器

營養(yang)物(wu)脫(tuo)除系統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是通過生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)、化(hua)學(xue)或組合處(chu)(chu)理(li)(li)方(fang)式(shi)(shi)去除廢(fei)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氮和(he)(he)磷(lin)。目前的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)流(liu)方(fang)法(fa)是生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)脫(tuo)氮除磷(lin)。富(fu)氧條(tiao)件(jian)下(xia)，廢(fei)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氨被(bei)氧化(hua)為(wei)(wei)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)過程(cheng)),積磷(lin)菌吸收廢(fei)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磷(lin)以(yi)聚(ju)磷(lin)形式(shi)(shi)儲于(yu)(yu)體(ti)內(吸磷(lin))；缺(que)氧條(tiao)件(jian)下(xia)，廢(fei)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)轉化(hua)為(wei)(wei)氮氣排除(反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua))；厭氧條(tiao)件(jian)下(xia)，聚(ju)磷(lin)分(fen)解(jie)釋放無機磷(lin)至污泥中(zhong)(釋磷(lin))。為(wei)(wei)了(le)保(bao)證(zheng)儀(yi)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)滿意運(yun)行，大(da)(da)多(duo)(duo)(duo)數(shu)商業測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)系統(tong)仍(reng)要(yao)求使用經過預處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)樣品(pin)。超濾單元(UF)常(chang)被(bei)用于(yu)(yu)實(shi)(shi)現采樣預處(chu)(chu)理(li)(li)。根據(ju)隔膜技術建立的(de)(de)(de)(de)(de)(de)半(ban)微量(liang)(liang)(liang)連(lian)續流(liu)量(liang)(liang)(liang)分(fen)析系統(tong)原理(li)(li)被(bei)廣泛應用到(dao)氨、硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)、磷(lin)等營養(yang)物(wu)傳感(gan)器(qi)，這些傳感(gan)器(qi)均基于(yu)(yu)色度(du)法(fa)，可以(yi)進行自動校準(zhun)。這類(lei)傳感(gan)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)缺(que)點是不(bu)能將多(duo)(duo)(duo)個(ge)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)點連(lian)接到(dao)一個(ge)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)設備，而UF單元允許(xu)連(lian)接到(dao)不(bu)同(tong)采樣點的(de)(de)(de)(de)(de)(de)多(duo)(duo)(duo)個(ge)并行UF單元使用一塊表。由(you)于(yu)(yu)已(yi)經出(chu)現了(le)可靠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)采樣準(zhun)備單元，大(da)(da)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)努(nu)力投(tou)入(ru)典型(xing)實(shi)(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)在(zai)污水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)廠(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)自動在(zai)線(xian)應用中(zhong)。目前存在(zai)三種實(shi)(shi)施方(fang)案:批樣化(hua)學(xue)分(fen)析、基于(yu)(yu)流(liu)量(liang)(liang)(liang)注(zhu)入(ru)分(fen)析(HA)原理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)連(lian)續直通系統(tong)、序列注(zhu)入(ru)分(fen)析(SIA)。FIA是最普遍選擇(ze)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)在(zai)線(xian)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)方(fang)式(shi)(shi)，其(qi)主(zhu)要(yao)特點是分(fen)析反(fan)應無需達到(dao)平衡，因為(wei)(wei)樣品(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)稀釋及注(zhu)入(ru)與(yu)(yu)檢測(ce)(ce)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應時(shi)間在(zai)恒定載體(ti)流(liu)速下(xia)可以(yi)再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)，但(dan)泵的(de)(de)(de)(de)(de)(de)選擇(ze)須謹慎。SIA是HA的(de)(de)(de)(de)(de)(de)改(gai)進，其(qi)主(zhu)要(yao)特點是用一個(ge)多(duo)(duo)(duo)位置閥替代了(le)FIA的(de)(de)(de)(de)(de)(de)多(duo)(duo)(duo)管線(xian)。SIA提高了(le)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)靈(ling)活性。SIA和(he)(he)FIA系統(tong)與(yu)(yu)批系統(tong)相比具有樣品(pin)小、試劑低度(du)利用和(he)(he)高采樣吞吐(tu)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)優點。色度(du)法(fa)NH4+分(fen)析儀(yi)試劑消(xiao)耗(hao)量(liang)(liang)(liang)較(jiao)(jiao)大(da)(da)，且對采樣溫度(du)變化(hua)較(jiao)(jiao)敏感(gan)。色度(du)法(fa)自動正磷(lin)酸(suan)鹽(yan)(yan)分(fen)析儀(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)準(zhun)確性已(yi)經被(bei)證(zheng)明，但(dan)其(qi)運(yun)行代價較(jiao)(jiao)高。

ORP(氧(yang)(yang)(yang)化(hua)還(huan)原電(dian)位(wei))電(dian)極(ji)可以(yi)普遍(bian)用于(yu)指示(shi)被監視系統的(de)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)狀(zhuang)態。與(yu)(yu)DO電(dian)極(ji)相比,ORP電(dian)極(ji)還(huan)可以(yi)提供出現(xian)在(zai)(zai)缺(que)氧(yang)(yang)(yang)和(he)厭氧(yang)(yang)(yang)條件下的(de)生化(hua)過(guo)程(cheng)信息。從(cong)技術(shu)角度講,ORP測量(liang)可認(ren)為是(shi)準確且不存在(zai)(zai)問(wen)題的(de)，但(dan)不應根(gen)據(ju)絕對(dui)ORP值(zhi)對(dui)過(guo)程(cheng)進(jin)行控制。可以(yi)根(gen)據(ju)ORP曲線(xian)上的(de)斷(duan)(duan)點或拐點解釋ORP測量(liang)值(zhi)。拐點可以(yi)表征氧(yang)(yang)(yang)化(hua)還(huan)原緩(huan)(huan)沖(chong)系統的(de)出現(xian)或消(xiao)(xiao)(xiao)失，可以(yi)與(yu)(yu)酸滴定中的(de)pH緩(huan)(huan)沖(chong)系統相比。最著名(ming)的(de)ORP斷(duan)(duan)點是(shi)DO斷(duan)(duan)點和(he)NO3-斷(duan)(duan)點。DO斷(duan)(duan)點意(yi)(yi)味著富氧(yang)(yang)(yang)階段NH4+的(de)消(xiao)(xiao)(xiao)失(硝(xiao)(xiao)化(hua)終(zhong)點),而NO3-斷(duan)(duan)點意(yi)(yi)味著缺(que)氧(yang)(yang)(yang)過(guo)程(cheng)NO3-的(de)消(xiao)(xiao)(xiao)失(反硝(xiao)(xiao)化(hua)終(zhong)點)。

大(da)量(liang)離(li)子選擇性(xing)電(dian)(dian)(dian)極(ISE)利(li)用電(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)(xue)反應監視NH4+、NO3-、S2-等特定化(hua)學(xue)(xue)成(cheng)分。硝酸鹽ISE具(ju)有(you)低化(hua)學(xue)(xue)品消耗、無需(xu)或只需(xu)少量(liang)預處理、響(xiang)應時間(jian)短等優點。但(dan)系統對電(dian)(dian)(dian)極污(wu)染、電(dian)(dian)(dian)極漂(piao)移、離(li)子干擾(rao)等較敏感。但(dan)硝酸鹽探測儀的電(dian)(dian)(dian)極漂(piao)移現(xian)象可(ke)以通過實施(shi)自(zi)動現(xian)場校(xiao)準方(fang)法克(ke)服。NH4+ISE是測量(liang)NH4+的首選方(fang)法，有(you)限的運行問題與堵(du)塞、電(dian)(dian)(dian)極漂(piao)移、電(dian)(dian)(dian)極的氫氧化(hua)物毒化(hua)、電(dian)(dian)(dian)極末端氣泡駐留等有(you)關。

可以利用(yong)硝(xiao)酸鹽(yan)在210nm處對(dui)紫(zi)外線(UV)的(de)(de)吸收(shou)(shou)來確(que)定(ding)硝(xiao)酸鹽(yan)含量。紫(zi)外線吸收(shou)(shou)硝(xiao)酸鹽(yan)分析儀(yi)的(de)(de)優(you)點是不需(xu)過多維(wei)護(hu)，且響應時間短(只有(you)10s)。UV技(ji)術比較(jiao)適合(he)有(you)機(ji)物含量低(di)的(de)(de)廢(fei)水(shui)。然(ran)而，大量有(you)機(ji)物也出現在W吸收(shou)(shou)區域(yu)的(de)(de)廢(fei)水(shui)中(zhong)，盡管作出很多努力對(dui)此(ci)進行補償(chang)，UV吸收(shou)(shou)測量仍(reng)然(ran)受到這類干(gan)擾(rao)。為防止基(ji)線漂移，頻繁零校準(zhun)是必需(xu)的(de)(de)。自動清潔與(yu)自動校準(zhun)已經融入商業產品中(zhong)。

滴(di)定(ding)傳感器根據NH4+轉化(hua)(hua)(hua)為2H+的(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)學(xue)計(ji)量(liang)(liang)關系(xi)獲(huo)取關于(yu)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)(de)有關信息。加入污(wu)泥(ni)(ni)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)續與(yu)(yu)通過(guo)(guo)(guo)滴(di)定(ding)傳感器測(ce)(ce)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)銨(an)之間(jian)存在一個明顯的(de)(de)(de)(de)關系(xi)，后者可(ke)(ke)以通過(guo)(guo)(guo)應(ying)用化(hua)(hua)(hua)學(xue)計(ji)量(liang)(liang)轉化(hua)(hua)(hua)因子測(ce)(ce)量(liang)(liang)銨(an)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)質子量(liang)(liang)獲(huo)得。這(zhe)種測(ce)(ce)量(liang)(liang)原理(li)被(bei)用于(yu)在線(xian)測(ce)(ce)量(liang)(liang)活性(xing)污(wu)泥(ni)(ni)中(zhong)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)反應(ying)速(su)率、在線(xian)銨(an)濃(nong)度測(ce)(ce)量(liang)(liang)、廢水毒(du)性(xing)測(ce)(ce)量(liang)(liang)以及可(ke)(ke)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)氮的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)。與(yu)(yu)現有的(de)(de)(de)(de)在線(xian)NH4+分析儀相(xiang)比，滴(di)定(ding)傳感器不需(xu)采樣(yang)預處理(li)環節，此(ci)外，滴(di)定(ding)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)不需(xu)要昂貴且不利于(yu)環境(jing)的(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)學(xue)品。滴(di)定(ding)傳感器的(de)(de)(de)(de)缺(que)點是其(qi)響應(ying)時間(jian)隨污(wu)泥(ni)(ni)樣(yang)品中(zhong)NH4+的(de)(de)(de)(de)濃(nong)度和污(wu)泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)(de)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)速(su)率而改變。

硝(xiao)化過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)的(de)(de)顯著特征是消耗大量氧氣(qi)，因(yin)此(ci)可以(yi)采用(yong)呼吸(xi)測定(ding)計監視這些過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)。呼吸(xi)計在氮(dan)去(qu)除過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中的(de)(de)應(ying)用(yong)不僅限于(yu)(yu)硝(xiao)化速率(lv)的(de)(de)估計，還可用(yong)于(yu)(yu)決定(ding)廢水處理廠進水中可硝(xiao)化氮(dan)的(de)(de)濃度。一(yi)種(zhong)(zhong)組(zu)合(he)呼吸(xi)----滴(di)定(ding)儀(yi)被用(yong)于(yu)(yu)監視活性污泥(ni)批實驗過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中的(de)(de)降解(jie)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)。這種(zhong)(zhong)呼吸(xi)計量計有一(yi)個(ge)敞口的(de)(de)曝氣(qi)管(guan)和(he)一(yi)個(ge)密閉非曝氣(qi)呼吸(xi)室組(zu)成，通(tong)過(guo)(guo)兩(liang)個(ge)氧探頭高頻收集兩(liang)路(lu)氧吸(xi)收速率(lv)信(xin)息(xi)。呼吸(xi)計與一(yi)個(ge)維(wei)持pH的(de)(de)滴(di)定(ding)單元組(zu)合(he)，所添(tian)加的(de)(de)酸和(he)基質量作為降解(jie)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)的(de)(de)互補信(xin)息(xi)源。最近出現的(de)(de)一(yi)種(zhong)(zhong)集成傳感(gan)器(qi)可以(yi)通(tong)過(guo)(guo)一(yi)個(ge)設備監視硝(xiao)化、反(fan)硝(xiao)化和(he)富氧碳源降解(jie)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)。這種(zhong)(zhong)傳感(gan)器(qi)從呼吸(xi)滴(di)定(ding)計和(he)硝(xiao)酸鹽ISE測量高頻獲得(de)豐富的(de)(de)信(xin)息(xi)數據。

富氧條件下的(de)(de)(de)(de)氧吸(xi)收速率可(ke)(ke)(ke)以很好地指示污泥(ni)的(de)(de)(de)(de)活性，但營養物脫除污水(shui)處理廠在(zai)缺氧和厭(yan)氧條件下細(xi)胞(bao)的(de)(de)(de)(de)代謝狀(zhuang)態評價不能使用這種(zhong)可(ke)(ke)(ke)靠的(de)(de)(de)(de)測量(liang)方法。在(zai)這種(zhong)情(qing)況下，可(ke)(ke)(ke)用監(jian)視(shi)NADH熒(ying)(ying)光替代。NADH熒(ying)(ying)光信號(hao)對(dui)細(xi)胞(bao)內氧化(hua)還原狀(zhuang)態的(de)(de)(de)(de)測量(liang)，在(zai)決定(ding)微生物代謝狀(zhuang)態方面有價值。利用NADH熒(ying)(ying)光計可(ke)(ke)(ke)以探(tan)測交替活性污泥(ni)過(guo)程(cheng)反(fan)硝化(hua)的(de)(de)(de)(de)終點。

6、沉降過程的測量

作為污水(shui)處理廠的(de)(de)最后一道(dao)工(gong)序，二(er)沉池中的(de)(de)任(ren)何失誤都會直接(jie)影響(xiang)出水(shui)質量。但在目前(qian)的(de)(de)科學研(yan)究中，對(dui)這個過程監控和測量問(wen)題關注得(de)相(xiang)對(dui)較少。

目前(qian)有(you)三種投(tou)入實際(ji)應用的(de)(de)(de)污(wu)泥界(jie)面(mian)定位測(ce)(ce)量原理：超(chao)聲波吸收和濁(zhuo)度(du)設備檢測(ce)(ce)懸浮固體(ti)界(jie)面(mian)、超(chao)聲掃描裝置提供濃度(du)分布圖(tu)。第(di)三種方(fang)法(fa)被認為是最(zui)好的(de)(de)(de)測(ce)(ce)量方(fang)法(fa)。帶轉(zhuan)(zhuan)鼓(gu)的(de)(de)(de)濁(zhuo)度(du)傳(chuan)感器應用最(zui)為廣泛。濁(zhuo)度(du)探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)儀(yi)(yi)精度(du)能夠降低直到觸及污(wu)泥層(ceng)，其延伸的(de)(de)(de)距離即污(wu)泥層(ceng)深度(du)。只(zhi)要(yao)進(jin)行適當的(de)(de)(de)維護與(yu)清潔，這類(lei)測(ce)(ce)量系統可給(gei)出(chu)可靠的(de)(de)(de)結果。有(you)一種由三個濁(zhuo)度(du)計(ji)組成不同(tong)的(de)(de)(de)檢測(ce)(ce)儀(yi)(yi)器，固定安裝在沉淀池的(de)(de)(de)不同(tong)位置上，可以探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)到污(wu)泥層(ceng)在這些位置是否(fou)出(chu)現。這是一種更(geng)可靠的(de)(de)(de)儀(yi)(yi)器，因為它避免了因轉(zhuan)(zhuan)鼓(gu)存在而引起的(de)(de)(de)機械問題。可以根據中間位置探(tan)(tan)(tan)棒探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)到的(de)(de)(de)情況通過控(kong)制策略(lve)實現污(wu)泥層(ceng)調節。另(ling)兩個濁(zhuo)度(du)計(ji)的(de)(de)(de)信號可用于報警觸發。

污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)沉(chen)(chen)(chen)(chen)(chen)降(jiang)特性通常用(yong)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)體積(ji)指數(shu)(SVI)表示(shi)。這個參(can)數(shu)由30分鐘(zhong)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)沉(chen)(chen)(chen)(chen)(chen)降(jiang)體積(ji)除以(yi)懸浮固體濃(nong)度(du)而得(de)。SVI受污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)濃(nong)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)嚴(yan)重(zhong)影響。科(ke)學技術(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)進步促進了測(ce)量(liang)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)沉(chen)(chen)(chen)(chen)(chen)降(jiang)特性的(de)(de)(de)(de)(de)傳感器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)展。這類傳感器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)主要特征(zheng)是中心玻璃圓筒將(jiang)混合液體樣品帶(dai)入(ru)接近二(er)(er)沉(chen)(chen)(chen)(chen)(chen)池條件的(de)(de)(de)(de)(de)批沉(chen)(chen)(chen)(chen)(chen)降(jiang)實驗(yan)，利用(yong)光(guang)(guang)(guang)傳送跟蹤(zong)批實驗(yan)中污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)層(ceng)界面的(de)(de)(de)(de)(de)下降(jiang)，通過固定行(xing)列的(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)于一(yi)(yi)面的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)發(fa)射二(er)(er)極(ji)管(LED)和(he)另一(yi)(yi)面的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)電二(er)(er)極(ji)管或移動的(de)(de)(de)(de)(de)LED光(guang)(guang)(guang)電二(er)(er)極(ji)管對進行(xing)測(ce)量(liang)。Vamolleghem引(yin)入(ru)的(de)(de)(de)(de)(de)沉(chen)(chen)(chen)(chen)(chen)降(jiang)計用(yong)一(yi)(yi)個移動光(guang)(guang)(guang)探測(ce)系(xi)統記錄(lu)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)層(ceng)高(gao)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)變化，從相應的(de)(de)(de)(de)(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)沉(chen)(chen)(chen)(chen)(chen)降(jiang)曲線(xian)可以(yi)獲(huo)得(de)最大沉(chen)(chen)(chen)(chen)(chen)降(jiang)速(su)率(lv)和(he)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)體積(ji)指數(shu)。

隨(sui)著圖像(xiang)分(fen)(fen)析(xi)系(xi)統性(xing)(xing)(xing)能與價格比的日益提高，促(cu)進了(le)微觀(guan)圖像(xiang)處(chu)理(li)技(ji)術在(zai)污水處(chu)理(li)行業的應用。例如(ru)基于圖像(xiang)采集和分(fen)(fen)析(xi)及時監視(shi)活(huo)性(xing)(xing)(xing)污泥(ni)(ni)在(zai)二沉(chen)池中沉(chen)降特征(zheng)的變(bian)化，對預防污泥(ni)(ni)(絲狀(zhuang)菌)過(guo)度膨脹有重要意義。Grijspeerdt等利用低放大率顯(xian)微術與圖像(xiang)分(fen)(fen)析(xi)結合(he)開(kai)發(fa)了(le)一種(zhong)估計活(huo)性(xing)(xing)(xing)污泥(ni)(ni)沉(chen)降特性(xing)(xing)(xing)的在(zai)線儀表，可以測量活(huo)性(xing)(xing)(xing)污泥(ni)(ni)絮片形態，對懸(xuan)浮固體濃度進行快(kuai)速而可靠的估計。

絮凝(ning)大(da)(da)小(xiao)及(ji)其粒(li)徑分(fen)布(bu)的(de)測(ce)(ce)量(liang)可以檢(jian)測(ce)(ce)不(bu)同(tong)處(chu)(chu)理階(jie)段絮凝(ning)特性的(de)變化，對處(chu)(chu)理過程提供有(you)價值的(de)信息。有(you)不(bu)同(tong)的(de)測(ce)(ce)量(liang)絮凝(ning)物的(de)方法(fa)。激光散射技術近來(lai)被用(yong)于在(zai)線(xian)獲取(qu)絮凝(ning)大(da)(da)小(xiao)與粒(li)徑分(fen)布(bu)信息。絮凝(ning)大(da)(da)小(xiao)測(ce)(ce)量(liang)儀(yi)根據夫瑯和費衍射理論制作而成；另有(you)一種根據聚焦(jiao)光束(shu)反射率方法(fa)制成的(de)探測(ce)(ce)儀(yi)可以測(ce)(ce)量(liang)二沉池(chi)的(de)污泥粒(li)徑分(fen)布(bu)。

7、結束語

日益嚴格的(de)(de)污(wu)水排放標準對過(guo)程測量(liang)儀(yi)表提(ti)出(chu)了更高的(de)(de)要求，促進了日益復雜的(de)(de)傳感器(qi)技術的(de)(de)發展。但由于可靠(kao)性(xing)(xing)(xing)、成本等(deng)方(fang)(fang)(fang)面(mian)(mian)的(de)(de)原(yuan)因，實際投入污(wu)水處理系(xi)統(tong)應用的(de)(de)傳感器(qi)尚存在(zai)很(hen)大(da)差(cha)距。在(zai)今后(hou)的(de)(de)學(xue)術研(yan)究與工業應用方(fang)(fang)(fang)面(mian)(mian)，尚需對所(suo)開發儀(yi)器(qi)的(de)(de)可靠(kao)性(xing)(xing)(xing)、在(zai)污(wu)水處理過(guo)程自動監視與控(kong)制系(xi)統(tong)中傳感器(qi)所(suo)提(ti)供(gong)信息的(de)(de)可用性(xing)(xing)(xing)等(deng)方(fang)(fang)(fang)面(mian)(mian)作進一步改善。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章