廢水處理過程監測應用 | 紫外-可見分光光度傳感器的校準和維護
更新時間：2025-08-27 瀏覽次數：692
WTW IQ SensorNet紫外-可見分光光度傳感器用特殊算法編程，算法將原始吸光度信號轉換為濃度測量值。編程使每個傳感器能夠作為工廠校準的精確多參數監測設備運行。對應將測量的吸光度值轉換為濃度值的算法，其硬件因傳感器類型而異。構建算法的數據通過記錄從整個設施收集的大量廢水樣品的光譜數據，并將其與所需廢水參數的參考測量值匹配而獲得。先進的多變量數學技術，如主成分回歸（PCR）或偏最小二乘法（PLS）（Martens，1989；Otto，2007），用于將光譜數據映射到參考測量值。最終結果通過硬件加載到傳感器。
IQ SensorNet光譜傳感器內置的校準測量模式包括總COD、溶解性COD、硝酸鹽和亞硝酸鹽。此外，每個光譜測量模式最多可針對三個測量位置進行校準：
入口：用于監測活性污泥處理上游的原水或初級處理出水。
出口：用于監測活性污泥處理下游的二級或三級處理出水。
曝氣池：用于監測活性污泥處理的缺氧區和好氧區中的混合液。
01 操作和維護
圖1所示的IQ SensorNet紫外-可見傳感器的測量周期包括3個自動步驟：
清潔 - 激活IQ SensorNet UltraClean™和可選的空氣清潔。
調整 - 在清潔步驟停用后和測量步驟開始前提供短暫時間。
測量 - 獲取吸光度測量值并將其處理為濃度值。
測量周期約為1分鐘，具體取決于用戶可調清潔步驟的持續時間。顯示的測量值將在每個周期更新。測量步驟在數秒內完成，每個測量周期提供每個參數的近乎即時的更新，這可能導致測量值出現噪聲，尤其是在非均質樣品本底中。因此，提供了可選的用戶可調信號平滑設置來緩沖信號。
02 校準
紫外-可見分光光度傳感器在工廠進行校準。可以輸入可選的用戶校準，以提高與默認校準不同樣品的測量可靠性，添加或替代相關碳參數。IQ SensorNet支持1點或2點數據對校準。
如圖2所示的顯示屏中，原始值由#號表示。正確且仔細的樣品收集、處理和制備對于獲得高質量的參考測量值至關重要。
03 清潔
測量透鏡的自動和手動清潔可確保紫外-可見傳感器的最佳性能。在典型條件下，UltraClean™自動超聲波清潔可使IQ SensorNet紫外-可見透鏡保持足夠清潔，無需手動清潔長達一周至一個月。手動清潔包括用清水沖洗測量間隙、應用清潔溶液和擦拭透鏡。
04 更換
除清潔用品外，IQ SensorNet紫外-可見傳感器無需易損品或消耗品即可保證多年可靠運行。
05 碳和氮參數監測的應用
廢水處理的過程控制需要監測關鍵參數的輸入和輸出，如BOD、TSS和硝酸鹽。典型的每日變化以及短期峰值可能對生物過程的運行產生重大影響。瞬時高負荷可能影響處理系統，導致許多不良后果，包括處理后出水中的高BOD、硝化作用喪失、污泥沉降性降低以及污泥處理過程過載。因此，紫外-可見光譜傳感器的一個常見應用是在預處理部分甚至更上游的收集系統中監測廢水COD，以便為高負荷提供早期預警，甚至幫助追蹤來源。
在生物營養物去除（BNR）設施中監測硝酸鹽是紫外-可見光譜傳感器的另一個常見應用。硝酸鹽是硝化反應的終點，在反硝化過程中被消耗。因此，硝酸鹽的在線監測為脫氮過程優化提供了幾個機會：
• 監測好氧區的硝酸鹽可確保硝化反應的有效完成，這是脫氮的關鍵第一步。
• 監測缺氧區的硝酸鹽對于控制昂貴的外部碳源輸入至關重要。
• 監測二級處理出水的硝酸鹽可確保符合氮限值。
如果測量亞硝酸鹽，通常會將其與硝酸鹽一起歸為綜合參數NOx。然而，僅測量硝酸鹽或NOx會錯失其他重要數據。對于硝化作用，在溫度和溶解氧（DO）的特定條件下，氨氧化速率超過亞硝酸鹽氧化速率。
如果亞硝酸鹽開始增加，操作人員可采取的過程控制選項包括：
• 減少浪費，暫時“保留"更多固體以提高SRT；
• 增加曝氣速率；
• 激活好氧擺動區。
對于反硝化作用，碳或生物質不足會限制亞硝酸鹽向氮氣的還原，導致亞硝酸鹽積累。在過程控制方面，可選擇的方案包括將上游的硝化作用限制在該工藝能夠全部反硝化的程度，和（或）提高外部碳源的投加率。另一方面，實際上希望限制亞硝酸鹽氧化，以減少通過亞硝酸鹽短程脫氮進行反硝化的工藝的氧氣和碳需求。在這種情況下，一定量的亞硝酸鹽是不可少的。然而，較高的亞硝酸鹽濃度會對工藝有害。連續監測有助于操作人員避免破壞工藝的情況。
06 總結
活性污泥是一種生物工藝，通過將作為BOD或COD的有機碳轉化為二氧化碳（CO2），并在采用脫氮改造的情況下通過中間化合物亞硝酸鹽和硝酸鹽將氨氮轉化為氮氣（N2），從而去除溶解和顆粒污染物。因此，監測工藝中的COD和硝酸鹽對過程控制至關重要。包括COD在內的碳參數以及硝酸鹽和亞硝酸鹽，可通過紫外分光光度法原理測量紫外線穿過樣品的透射率，快速直接地檢測，無需使用試劑。內置在傳感器中的紫外-可見分光光度傳感器可直接浸入廢水中，無需昂貴試劑即可對碳參數、硝酸鹽和亞硝酸鹽進行連續直接的在線測量。此外，傳感器具有非常穩定的工廠內置校準，無需用戶校準。
