污水处理中自动化仪表设计及应用探究

污水所携带的成本物质严重影响着居民生产和生活质 量。相关人员要监测污水中的杂质和含量参数，釆取

相应的措施处理问题。目前在实际的监测中因污水杂 质含量具有繁多、复杂的特性，采用人工测量方法不 仅增加了工程量，还很难达到物质成分测量目标，而

自动化仪表设计可以对污水物质进行自动化测量，提供

准确的污水物质成本，在污水处理中自动化仪表得到了 广泛的应用。1 污水处理中自动化仪表的重要性污水处理的连续性强、工艺复杂、设备多、管理较

为困难，为了达到污水处理设备和处理工艺安全长期地 运行，需要对污水处理的整个生产过程进行科学管理，

当今社会污水处理自动化控制所具备的重要价值逐渐开 始显现出来，在现代污水处理的整个过程当中，不管是 釆用什么方法，这些工艺有很多参数需要检测。现阶段， 许多大型工艺污水和生活污水处理厂都设置了在线总

磷、在线氨氮、在线COD、在线BOD、氧化还原电位、

温度、pH值及液位差等自动化仪表，通过使用这些自 动化仪表检测出各种工艺参数，将其传递给DCS系统 等上位机，通过上位机对工艺施工中的不同工艺设备进 行科学有效的控制，协调好污水处理工艺之间、供给与 需求之间的关系，促使不相同设施设备得到充分合理的 利用。与此同时，在自动化仪表设计和应用中一些重要 的工艺参数，比如曝气量和溶氧值等测量准确性是保障 自动化控制前提条件，这些仪表检测数值能够自动化的 控制调节工艺设备，有效指导污水处理工艺。除此之外，

搭配自动化仪表和DCS系统等上位机，能够实时报警 工艺处理过程，保证设备和生产安全，由此可知，污水 处理过程中自动化仪表具有非常重要的作用。2 污水处理中自动化仪表的具体应用2.1温度仪表在污水处理中的应用通常在进行污水处理的过程中需要经过一道厌氧消 化工序，此环节需要利用温度仪表和压力仪表进行动态 监测，目的是方便工作人员结合其动态对厌氧消化的条 作者简介：董琼元（1989—）,女，硕士，研究方向：水处 理技术研发与应用。文章编号：2096-2789 （2019） 20-0133-02件进行适当的调整，以此获得最佳效果。在温度仪表应 用的过程中，最常采用的热敏元件是钳热电阻，但是考

虑到钳热电阻的温度控制点数较小，因此通常需要和温 度变送器同时使用。通过二者的综合应用可以把热信号

转化成为4〜20mA的电信号，随后连接电信号的模拟 量模块，这样就可以提取数据，简化整个处理过程。2.2流量仪表在污水处理中的应用在污水处理中，流量仪表发挥着非常重要的作用，

主要表现在污水量、污水回流量及曝气量等参数的检测， 为污水处理运行条件的控制提供详实可靠的依据。同时 流量仪表还可以合理判断污水处理中设备运行状况。目 前污水处理中的流量仪表主要包括超声波流量计、压差 式流量计及电磁流量计等几种类型，在设计阶段应该结 合自身实际需求选择最合适的一种，保障污水处理的实 效性。某单位使用比较多的流量仪表为电磁流量计，电磁 流量计的工作原理是电磁感应原理，根据导电流体在外

加磁场的时候产生感应电动磁测量导电流体流量。该流 量计的特点是不受到流体密度、温度、黏度及导电率变 化的影响，并且传感器感应电信号与平均流速呈现线性 关系，测量具有很高的精度，适合测量污水处理中带有

微小颗粒的流体。2.3化学需氧量分析仪器在污水处理中的应用化学需氧量指的是在一定条件下单位体积污水处理 所需的污水强氧化剂的用量，是污水处理效果衡量指标

体系的重要组成部分，同时也可以用于污水中有机物含

量的衡量，化学需氧量越大，污水中有机物含量越高， 水体污染越严重。COD测定仪器分为分光光液测定和电 化学测定两种类型，分光光液测定COD的工作原理是 将水样、重辂酸钾、催化剂及浓硫酸混合在一起的混合 液放入到消解池中加热到一定温度的时候，锯离子从四 价还原到三价，液体的颜色有所变化，其中变色的成度 与水样的有机物含量成对立关系，仪器通过对比颜色和 换色成COD值。此外，COD分析仪是一种精密度较高 的分析仪器，国外在研究、制作、生产及技术方面更加

成熟，要想保证测量的精确度，特别是对工艺要求比较 高的情况下，应当优先选择国外产品。在进行污水处理的时候，要加强COD指标测定， 从而就能不断优化污水处理流程，不断提升污水处理效 果。COD指标测定的相关内容如表1所示。2.4氨氮在线监测仪的应用现阶段我国进行氨氮在线监测仪监测经常使用的.j 34 • | 工程设备与材料 I Engineering Equipment and Materials[2019年第20斛表1 COD指标测定内容序号1测试指标测试方法重铭酸盐法参照标准GB 11914-89备注化学需氧量(COD)即COD是Chemical Oxygen Demand的缩写，指在一定条件下，水体中还原性物质被强

氧化剂氧化时，所需消耗的氧化剂的量，以氧的mg/L来表示是指在一定期间内，微生物分解一定体积水中的某些可被氧化物质，特别是有机物质，

2生化需氧量(BOD)pH值稀释与接种法GB 7488-87所消耗的溶解氧的数量。以mg/L或百分率、ppm表示3玻璃电极法碱性过硫酸钾-消解

GB 6920-86即酸碱度是水中各种形态无机和有机氮的总量4总氮氨氮紫外分光光度法蒸憎和滴定法GB 11894-895GB 7478-87GB 11893-89水中以游离氨(网)和鞍离子(NHJ)形式存在的氮6总磷溶解氧粪大肠菌群数钳酸技分光光度法电极法水样经消解后将各种形态的磷转变成正磷酸盐测定的结果溶解于水中的分子态氧称为溶解氧78多管发酵法《城镇垃圾农用 监测分析方法》属于大肠菌群的一种9污泥含水库烘干法《城镇垃圾农用 监测分析方法》GB 11901-89污泥中含水分的重量与污泥总重量之比的百分数指水样通过孔径为0. 45ym的滤膜，截留在滤膜上并于103〜105°C烘干至恒重的物质。MLSS是混合液悬浮固体浓度(mixed liquor suspended solids)的简写，它又称为混

10悬浮物(SS)重量法11MLSS烘干法合液污泥浓度是指曝气池中混合液的活性污泥浓度，即单位容积混合液内所含有的活

性污泥固体的总质量，通常表示单位为mg/L指混合液悬浮固体中有机物的浓度，能比较准确的表示活性污泥的活性部分的数量。

12MLVSS灼烧法将已测得的悬浮固体在600°C的高温下灼烧2h灰化，冷却后恒重，减少的部分即为挥

发性悬浮固体方法是分光光度法、氨气敏电极法两种，分光光度法 们都是由阴极、阳极以及电解液组成。在具体的应用当 中，相关工作人员应当与污水的实际情况、施工现场科

是将水样中的氨与碘化钾、碘化汞混合成碱性的混合 溶液，通过化学反应生产淡红色棕色的胶态化，在

410〜424nm的波长范围内测定。同时在进行监测的过

程中主要的干扰因素是产生色度和浊度的化学物质，在 应用中绝大多数氨氮监测仪都是使用氨气敏电极法。

学有效的设置溶解氧仪的安装位置，有效避免电极结垢 受到污染，从而充分发挥溶解氧仪的使用功效。3

污水处理自动化仪表设计中的需要注意的事项将自动化仪表应用于污水处理的过程中，自动化仪

2.5溶解氧仪在污水处理中的应用溶解氧与空气中的氧气分压、大气压及水温度等有 着非常紧密的联系，如果在温度20°C,气压lOOkPa情

表表面很容易附着一些污水中包含的杂质，长此以往不

加处理，将会对自动化仪器的运行稳定性造成严重的影

况下，纯水的溶解氧约9mg/L,在喜氧菌的作用下，一 部分有机化合物发生生物降解就需要消耗水中的溶解 氧，以有机物碳进行计算，按照C+O2=CO2公式可知， 12g碳需要消耗32g氧气。此外，要是水中的溶解氧值 降到5mg/L的时候，一些鱼类呼吸就很困难。通常情况 下溶解氧有两个来源：第一，水中溶解氧没有达到饱和 的时候，大气中的氧气会向水体渗入；第二，水中植物 通过光合作用释放出氧气，水中的溶解氧会随着空气中

响，进而损害到仪器检测测量数据的精确性。在自动化 仪表设计的过程中，必须解决仪表的清洁问题。首先，

将自动化仪表设置在方便拆卸的部位，工作人员可以根 据实际情况对仪表进行调整。其次，结合自动化仪表的 工作地点和工作环境制定科学合理的维护保养措施，使 其长期处于稳定运行的状态下。4

结束语综上所述，在污水处理过程中自动化仪表发挥着至

氧气溶解和绿色水生植物的光合作用而不断补充。但是 如果水体受到有机物的污染，氧气消耗较严重，溶解氧 不能得到及时补充，水体中的厌氧菌就会得到快速繁殖， 有机物因腐败而导致水体变黑和发臭。当前阶段，我国污水处理中应用最广泛的三种方式 有好氧厌氧微生物处理法、活性污泥法及生物膜法，其 中水中溶解氧的含量对微生物是不是能够在水中存活有

关重要的作用，其是计算机和自动化控制的基础部分， 既可以很大程度降低工作量，也可以提高生产效率。相 关企业应当结合实际情况选择适当的自动化仪表，更完 善的设计自动化仪表系统，确保其合理应用。参考文献：[1] 黄健.污水处理检測中自动化仪表飭应用初探[J].绿色环

保建材,2016(12) :203.[2] 任连辉.污水处理中自动化仪表的技术改造与创新[J].电

子技术与软件工程,2016(20) : 164-165.[3] 刘欢.自动化仪表在污水处理中的应用[J].自动化与仪器

仪表,2017(8) :168-169.着决定性的作用，由此一定要保证水中有足够的溶解氧 含量，来支撑微生物的活性，在溶解监测中溶解氧仪起 着非常重要的作用，能够很好地调节曝气量，也可以有 效避免活性污泥法在应用当中发生污泥丝膨胀问题。一 般情况下，溶解氧仪由传感器、变送器两个部分组成， 溶解氧传感器包括覆膜电极和无膜电极两种传感器，它