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，反映一個或多個特定變量狀態(tài)信息變化。
污水處理工藝一般由機械處理、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(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、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(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現(xiàn)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(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)視進水成分變化，同時也是化學(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行估計。靈敏光檢測儀出現(xiàn)，能夠自動進行光效應(yīng)測量傳感器以問世。大多數(shù)商業(yè)傳感器使用了一個發(fā)射低可視光或紅外光光源，這個區(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(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道。
pH測量不容易對不平衡厭氧消化槽進行檢測，特別是當(dāng)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(jiān)視器已被開發(fā)應(yīng)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(jiān)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(tài)C02定量。可以采用氣體流量計測量所產(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(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，但其校準(zhǔn)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(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(fù)載。
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