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技術(shù)文章廢水處理過(guò)程監(jiān)測(cè)應(yīng)用 | 紫外-可見(jiàn)分光光度傳感器的校準(zhǔn)和維護(hù)
更新時(shí)間：2025-08-27 瀏覽次數(shù)：359
WTW IQ SensorNet紫外-可見(jiàn)分光光度傳感器用特殊算法編程，算法將原始吸光度信號(hào)轉(zhuǎn)換為濃度測(cè)量值。編程使每個(gè)傳感器能夠作為工廠校準(zhǔn)的精確多參數(shù)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行。對(duì)應(yīng)將測(cè)量的吸光度值轉(zhuǎn)換為濃度值的算法，其硬件因傳感器類(lèi)型而異。構(gòu)建算法的數(shù)據(jù)通過(guò)記錄從整個(gè)設(shè)施收集的大量廢水樣品的光譜數(shù)據(jù)，并將其與所需廢水參數(shù)的參考測(cè)量值匹配而獲得。先進(jìn)的多變量數(shù)學(xué)技術(shù)，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(shù)據(jù)映射到參考測(cè)量值。最終結(jié)果通過(guò)硬件加載到傳感器。
IQ SensorNet光譜傳感器內(nèi)置的校準(zhǔn)測(cè)量模式包括總COD、溶解性COD、硝酸鹽和亞硝酸鹽。此外，每個(gè)光譜測(cè)量模式最多可針對(duì)三個(gè)測(cè)量位置進(jìn)行校準(zhǔn)：
入口：用于監(jiān)測(cè)活性污泥處理上游的原水或初級(jí)處理出水。
出口：用于監(jiān)測(cè)活性污泥處理下游的二級(jí)或三級(jí)處理出水。
曝氣池：用于監(jiān)測(cè)活性污泥處理的缺氧區(qū)和好氧區(qū)中的混合液。
01 操作和維護(hù)
圖1所示的IQ SensorNet紫外-可見(jiàn)傳感器的測(cè)量周期包括3個(gè)自動(dòng)步驟：
清潔 - 激活I(lǐng)Q SensorNet UltraClean™和可選的空氣清潔。
調(diào)整 - 在清潔步驟停用后和測(cè)量步驟開(kāi)始前提供短暫時(shí)間。
測(cè)量 - 獲取吸光度測(cè)量值并將其處理為濃度值。
測(cè)量周期約為1分鐘，具體取決于用戶可調(diào)清潔步驟的持續(xù)時(shí)間。顯示的測(cè)量值將在每個(gè)周期更新。測(cè)量步驟在數(shù)秒內(nèi)完成，每個(gè)測(cè)量周期提供每個(gè)參數(shù)的近乎即時(shí)的更新，這可能導(dǎo)致測(cè)量值出現(xiàn)噪聲，尤其是在非均質(zhì)樣品本底中。因此，提供了可選的用戶可調(diào)信號(hào)平滑設(shè)置來(lái)緩沖信號(hào)。
02 校準(zhǔn)
紫外-可見(jiàn)分光光度傳感器在工廠進(jìn)行校準(zhǔn)。可以輸入可選的用戶校準(zhǔn)，以提高與默認(rèn)校準(zhǔn)不同樣品的測(cè)量可靠性，添加或替代相關(guān)碳參數(shù)。IQ SensorNet支持1點(diǎn)或2點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)校準(zhǔn)。
如圖2所示的顯示屏中，原始值由#號(hào)表示。正確且仔細(xì)的樣品收集、處理和制備對(duì)于獲得高質(zhì)量的參考測(cè)量值至關(guān)重要。
03 清潔
測(cè)量透鏡的自動(dòng)和手動(dòng)清潔可確保紫外-可見(jiàn)傳感器的最佳性能。在典型條件下，UltraClean™自動(dòng)超聲波清潔可使IQ SensorNet紫外-可見(jiàn)透鏡保持足夠清潔，無(wú)需手動(dòng)清潔長(zhǎng)達(dá)一周至一個(gè)月。手動(dòng)清潔包括用清水沖洗測(cè)量間隙、應(yīng)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(jiàn)傳感器無(wú)需易損品或消耗品即可保證多年可靠運(yùn)行。
05 碳和氮參數(shù)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用
廢水處理的過(guò)程控制需要監(jiān)測(cè)關(guān)鍵參數(shù)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(duì)生物過(guò)程的運(yùn)行產(chǎn)生重大影響。瞬時(shí)高負(fù)荷可能影響處理系統(tǒng)，導(dǎo)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(guò)程過(guò)載。因此，紫外-可見(jiàn)光譜傳感器的一個(gè)常見(jiàn)應(yīng)用是在預(yù)處理部分甚至更上游的收集系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)廢水COD，以便為高負(fù)荷提供早期預(yù)警，甚至幫助追蹤來(lái)源。
在生物營(yíng)養(yǎng)物去除（BNR）設(shè)施中監(jiān)測(cè)硝酸鹽是紫外-可見(jiàn)光譜傳感器的另一個(gè)常見(jiàn)應(yīng)用。硝酸鹽是硝化反應(yīng)的終點(diǎn)，在反硝化過(guò)程中被消耗。因此，硝酸鹽的在線監(jiān)測(cè)為脫氮過(guò)程優(yōu)化提供了幾個(gè)機(jī)會(huì)：
• 監(jiān)測(cè)好氧區(qū)的硝酸鹽可確保硝化反應(yīng)的有效完成，這是脫氮的關(guān)鍵第一步。
• 監(jiān)測(cè)缺氧區(qū)的硝酸鹽對(duì)于控制昂貴的外部碳源輸入至關(guān)重要。
• 監(jiān)測(cè)二級(jí)處理出水的硝酸鹽可確保符合氮限值。
如果測(cè)量亞硝酸鹽，通常會(huì)將其與硝酸鹽一起歸為綜合參數(shù)NOx。然而，僅測(cè)量硝酸鹽或NOx會(huì)錯(cuò)失其他重要數(shù)據(jù)。對(duì)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(guò)亞硝酸鹽氧化速率。
如果亞硝酸鹽開(kāi)始增加，操作人員可采取的過(guò)程控制選項(xiàng)包括：
• 減少浪費(fèi)，暫時(shí)“保留"更多固體以提高SRT；
• 增加曝氣速率；
• 激活好氧擺動(dòng)區(qū)。
對(duì)于反硝化作用，碳或生物質(zhì)不足會(huì)限制亞硝酸鹽向氮?dú)獾倪€原，導(dǎo)致亞硝酸鹽積累。在過(guò)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(shí)際上希望限制亞硝酸鹽氧化，以減少通過(guò)亞硝酸鹽短程脫氮進(jìn)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(huì)對(duì)工藝有害。連續(xù)監(jiān)測(cè)有助于操作人員避免破壞工藝的情況。
06 總結(jié)
活性污泥是一種生物工藝，通過(guò)將作為BOD或COD的有機(jī)碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳（CO2），并在采用脫氮改造的情況下通過(guò)中間化合物亞硝酸鹽和硝酸鹽將氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓∟2），從而去除溶解和顆粒污染物。因此，監(jiān)測(cè)工藝中的COD和硝酸鹽對(duì)過(guò)程控制至關(guān)重要。包括COD在內(nèi)的碳參數(shù)以及硝酸鹽和亞硝酸鹽，可通過(guò)紫外分光光度法原理測(cè)量紫外線穿過(guò)樣品的透射率，快速直接地檢測(cè)，無(wú)需使用試劑。內(nèi)置在傳感器中的紫外-可見(jiàn)分光光度傳感器可直接浸入廢水中，無(wú)需昂貴試劑即可對(duì)碳參數(shù)、硝酸鹽和亞硝酸鹽進(jìn)行連續(xù)直接的在線測(cè)量。此外，傳感器具有非常穩(wěn)定的工廠內(nèi)置校準(zhǔn)，無(wú)需用戶校準(zhǔn)。
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