pH值和电导率的准确测量

pH值和电导率的准确测量

作者：Öznur Alp博士文章来源：JUMO公司发布时间：05-20

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图1 污水处理设备的构造

污水处理采用生物净化工艺，需要可靠的测量操作。pH值和电导率是其中需要测量的重要参数，必须得到持续的测量与监控。为了保证测量数据的安全、可靠，选用正确的传感器和测量方法尤为重要。

污水中的粗大悬浮物及杂质（如头发、织物纤维、废纸等）会影响后续处理设备的正常运行，因此必须在净化过程开始前得到清除。这个过程在格栅池中完成。经过格栅处理后，污水进入沉砂池。在沉砂池内，比重大的杂质与输入池内的沙砾一同沉淀。

经过沉砂池处理后，得到一定改善的污水进入初沉池。初沉池是污水物理处理工艺的最后一步。在沉砂池内未得到沉淀的较轻杂质在初沉池内沉淀，并在池底形成所谓的“生污泥”。经过预净化的污水继续流向活化池的同时，生污泥被输送到厌氧罐内。

污水的生物净化过程从曝气池开始。流入曝气池之前，污水中将被加入含大量细菌的活性污泥。它们的作用是有效降解、溶解污水中的细微有机污渍（碳、氮、磷化合物）。

污水需氧生物净化过程的最后一步在二沉池内完成。在二沉池中，活性污泥沉到池底，底层的污泥被收集起来，其中的一部分被抽吸并送回活化池。剩余污泥的一部分将被输送到硝化池内。

污泥在硝化池内得到稳定。污泥的稳定过程也就是利用厌氧细菌对污泥中的有机物进行厌氧降解（硝化法）。借助微生物的代谢作用，污泥中的有机物质得到分解，同时产生沼气。

精确的pH值测量

为了在净化过程中保证最佳的降解效果，微生物的pH值必须保持在6.5~8.5。只有将pH值严格控制在此范围内并随时对其进行监控，才能确保顺畅的净化处理过程。

为了避免净化设备内的油脂污染测量元件，从而导致测量误差，可以应用JUMO 公司的tecLine pH电极附带聚四氟乙烯（PTFE）参比膜片。由于膜片表面光滑，不沾油污和污渍，因此该电极不易受污染。

图2 带PTFE参比膜片的JUMO tecLine pH电极与变送/控制器JUMO AQUIS 500 pH

配套

除了使用耐用、精确的pH电极之外，还需要在污水处理设备内使用测量和控制仪表。这些仪表应该根据现场的应用需求安装。JUMO公司的水质分析专用变送/控制器AQUIS 500 pH非常适用于此工况。

该仪表可用于pH值的测量及控制。除了用于测量pH值的输入以外，该仪表还可以输入温度值。此处可连接Pt 100/Pt1000热电阻。所以，该仪表可以在测量pH 值时进行自动温度补偿。

该仪表最多可选装两个电隔离模拟实际值输出端0（4）~20mA或者0（2）~10V。另外，还可选装2个继电器输出。继电器可以实现污水处理设备的简单限值监控和高要求的PID调节。该仪表可以对用于分析和测量的常用控制元件（如阀、电磁计量泵）进行操控。

仪表上的按键标记简明，液晶背光显示器大，十分便于操作。可以在显示屏上轻松读取测量值。大型覆膜键盘便于翻阅文字菜单。参数采用文本显示，方便技术人员进行设置和对仪表进行正确编程。

此仪表适合现场安装使用。外壳坚固，防护等级达到IP67，能够保护电子元件和电路接头不受恶劣的环境影响，可以在现场安装使用。

电磁感应测量法

除了pH值测量以外，电导率测量也是污水处理设备中使用最频繁的一种电化学测量方法。安装在污水处理设备入水口的电导率测量装置，应该在有过量盐水或酸、碱液流入设备时发出警报，否则设备内敏感的生物环境将受影响，并导致无法正常处理污水。

一般可以通过以下两种不同的测量方法确定溶液的电导率：

电极式电导率测量（两极式或四极式电极/传感器）；

电磁式电导率测量。

无论是电极式电导率测量还是电磁式电导率测量，JUMO公司均可以提供完整的产品方案，是德国领先的专业供应商。传统的电极式电导率测量法容易受杂质影响，导致测量不准或传感器失灵，两极式或四极式电导率电极均可能出现此情况。因此，电磁感应测量法是当今较为广泛使用的理想的测量方法。这种测量方法也称为“无接触测量”，尤其适用于测量介质污染程度较高的场合。电磁式测量一般无需维护。与电极式测量法相比，基本上不会出现电极腐蚀或极化的现象。

图3 JUMO CTI-500电磁式电导率

电磁式电导率JUMO CTI-500内置Pt1000温度传感器，可用于污水处理设备内的测量。此电导率通过电磁感应探头测量，在发射线圈上加载一个正弦交流电。在液体介质中形成感应电流。电流与介质的电导率成正比。同时，接受线圈会产生感应的交流电压信号，此交流电压信号与介质电导率值同样成正比。

此变送器适合于一般水处理工程以及一些特殊应用场合，可以安装在管路内或容器上，借助附加功能可实现测量范围和温度补偿系数的切换。

此电导率变送器用于监控电导率或浓度、温度的限值，两个内置的控制输出端可随意设置，并且可以设置警报和控制指令；可以用覆膜键盘和图文显示屏或者简单地通过一个计算机设置程序进行操作；外壳的安装盖可以转动，无论是安装在水平还是垂直管道上，都可以轻松读取显示屏上的读数；还可以用设置程序保存并打印仪表的设置数据，以作为记录。

JUMO CTI-500有一体式（变送器和传感器连接在一起）和分体式（变送器和传感器通过电缆连接）两种选型。JUMO CTI-500和JUMO AQUIS 500 pH均适合现场使用。

小结

pH值和电导率值是污水处理生物净化过程的重要参数。这些参数需要得到持续的测量与监控。为了保证测量数据安全、可靠，选用正确的传感器和测量方法显得尤为重要。