污水處理過程監視與控制系統由模型、傳感器、局部調節器和上位監控策略等4個部分組成。其中，傳感器是污水處理廠監控系統中薄弱，也是重要、基礎環節。日益嚴格污水排放標準導致了污水處理工藝流程和裝備復雜化，對用于污水處理過程監視與控制傳感器性能也提出了更高要求，促進了污水處理領域傳感器技術發展，一些適用于污水處理過程新型傳感器相繼問世。污水處理過程是復雜生化反應過程，所涉及儀器儀表種類繁多，多數傳感器是污水處理過程所*，分別應用于不同場合，反映一個或多個特定變量狀態信息變化。
污水處理工藝一般由機械處理、生化處理和化學處理構成，其中涉及液相、固相、氣相三種物質成分。監視這些相態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、電導率、懸浮固體等傳感器。

    ①厭氧消化過程常常實施溫度控制，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警參數。

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

    ④流量監測儀表主要有堪板、轉子流量計、渦輪式流量計、靶式計量槽、電磁流量計、超聲波流量計等。

    ⑤pH值是生化過程中一個重要變量，更是厭氧消化和硝化過程關鍵值，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現長期免維護。具有高度緩沖能力廢水，pH值測量對過程變化可能不敏感，不適合于過程監督與控制，這種情況可以用碳酸鹽測量系統代替。

    ⑥電導率傳感器用于監視進水成分變化，同時也是化學除磷控制策略基礎。

    ⑦傳統生物量測量是懸浮粒子對入射光散射及吸光度進行估計。靈敏光檢測儀出現，能夠自動進行光效應測量傳感器以問世。大多數商業傳感器使用了一個發射低可視光或紅外光光源，這個區域內大多數介質表現低吸光度。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，它可以表示反應器總體活性。近年來一些技術被用來監視氣體成分。典型實驗室方法是洗瓶分離方法，進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。更專業氣體分析儀可以直接監視氣體成分含量，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電源研制而成。氣相H2S測量儀可以監視硫化物對鉛剝離反應來確定H2S含量。

    基于氣體分析監視系統主要問題是不能直接預測液相中相應氣體濃度。可以直接測量溶解氫浸入式傳感器已經研制成功。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道。

    pH測量不容易對不平衡厭氧消化槽進行檢測，特別是當混合液堿度高時。這種情況下可對混合液體中C02和碳酸鹽進行測量。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。碳酸鹽監視器已被開發應用于實際厭氧消化過程。

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

    所有生物活性都可用熱量產生來表征。熱量計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。

    揮發性脂肪酸（VFA）是厭氧消化過程重要中間產物。他們聚集會引起pH值降低而導致過程厭氧消化過程失敗。通常VFA濃度監視作為過程性能指示，但很少實施線傳感器。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）作為線多參數傳感器可以同時提供COD、TOC、VFA等參數測量。FT-IR不需要添加任何化學品，且只需要很少維護，但其校準比較困難。更具可靠性測量是采用滴定計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到發展應用。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行測量；RANTOX生物傳感器用于檢測即將來臨有機物過載及毒性負載。

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