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活性污泥池中的氧濃度是生物污水處理中非常重要的連續(xù)監(jiān)測(cè)的參數(shù)之一。傳統(tǒng)的電化學(xué)測(cè)定技術(shù)是基于極譜或者賈法尼電池法。這些技術(shù)的一個(gè)典型特征是測(cè)定過(guò)程消耗電解液和腐蝕陽(yáng)極。以上兩種效應(yīng)都會(huì)不可避免地造成測(cè)定信號(hào)的漂移，只有通過(guò)日常校正才能把漂移維持在一定限度之內(nèi)。

由于新的哈希熒光溶解氧傳感器的出現(xiàn)，人們開(kāi)發(fā)出了一種全新的污水中氧濃度的測(cè)定技術(shù)。這種方法的原理是帶熒光的底物（熒光體）的熒光輻射，這種方法使氧濃度的測(cè)定zui終歸結(jié)為純粹的對(duì)時(shí)間的物理測(cè)定。因?yàn)闀r(shí)間測(cè)定理論上是沒(méi)有漂移的，使用者就不必校正傳感器了。

引言

氧濃度作為生物污水處理的核心指標(biāo)，決定著活性污泥池處理過(guò)程中的性質(zhì)和速度。時(shí)間、空間上分離的好氧-缺氧-厭氧區(qū)域是碳分解、硝化、反硝化和生物除磷的先決條件。確保這些不同條件的出現(xiàn)是污水處理廠過(guò)程控制的zui重要任務(wù)之一。獲取污泥中的氧濃度對(duì)于完成這個(gè)任務(wù)十分必要。因此，從工藝角度來(lái)看，問(wèn)題不是是否需要而是如何連續(xù)測(cè)定氧濃度。

污水處理中60-70%的能量消耗用來(lái)為活性污泥曝氣。因此以生物污水處理節(jié)能為目標(biāo)的控制和調(diào)節(jié)策略通常集中于優(yōu)化曝氣池中氧的傳遞。所有自動(dòng)控制概念中的一個(gè)共同方面就是氧的準(zhǔn)確測(cè)定。所以，從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，連續(xù)測(cè)定活性污泥中的氧濃度也是必要的。

電化學(xué)測(cè)定技術(shù)

電化學(xué)技術(shù)測(cè)定溶解氧濃度用于污水處理廠已經(jīng)有四十多年了。原理上講，測(cè)定單元由浸沒(méi)于共同電解液中的不同金屬材料的陽(yáng)極和陰極構(gòu)成。有膜的傳感器中電解液與樣品通過(guò)氣體通透膜分隔，也就是說(shuō)，樣品中的氧氣分子通過(guò)膜擴(kuò)散到電解液直到膜兩側(cè)的氧氣分壓相等。無(wú)膜的傳感器中樣品本身就是電解液。

賈法尼和極譜測(cè)定電池有所不同。賈法尼測(cè)定電池中陽(yáng)極和陰極之間會(huì)根據(jù)電化學(xué)置換強(qiáng)度的不同自發(fā)產(chǎn)生電位差，足以在陰極還原氧分子和在陽(yáng)極激發(fā)氧化過(guò)程。陽(yáng)極和陰極之間的電位差正比于樣品中的氧濃度。賈法尼測(cè)定電池是自極化的，即打開(kāi)之后可以立即使用。

極譜測(cè)定電池中陽(yáng)極和陰極之間的電位差不足以還原氧分子，必須使用外加的極化電壓。然后測(cè)定正比與電解液中氧濃度的電流。陽(yáng)極與陰極之間穩(wěn)定的極化電壓不能自發(fā)建立，而是需要一定的極化時(shí)間，取決于感應(yīng)器種類(lèi)，可能長(zhǎng)達(dá)兩小時(shí)。如果沒(méi)有電池緩沖，感應(yīng)器只有在極化時(shí)間結(jié)束之后打開(kāi)才可以使用。

近年來(lái)，人們?yōu)榱诉M(jìn)一步發(fā)展和優(yōu)化電化學(xué)測(cè)定技術(shù)做了大量努力。但是，所有電化學(xué)測(cè)定技術(shù)的基本特征就是，對(duì)于陰極還原的每一個(gè)分子，陽(yáng)極都會(huì)發(fā)生相應(yīng)的氧化反應(yīng)，從而導(dǎo)致陽(yáng)極的腐蝕和電解液的消耗。這兩個(gè)過(guò)程都會(huì)不可避免地造成測(cè)定漂移或者讀數(shù)偏低，只有通過(guò)使用者的日常校正才能將此維持在一定范圍內(nèi)。

氧測(cè)定讀數(shù)偏低的影響

氧傳感器在閉環(huán)控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。這種情況下，控制者調(diào)整曝氣設(shè)施以使氧傳感器的測(cè)定值符合設(shè)定值。因此傳感器讀數(shù)偏低不能被直接檢測(cè)到，而活性污泥池中的實(shí)際氧濃度則可能大大高于所需值。這樣可能引起諸如氧傳入反硝化區(qū)域的工藝問(wèn)題。

從經(jīng)濟(jì)因素考慮，活性污泥池中過(guò)高的氧濃度也是需要避免的。活性污泥曝氣需要的能量N通過(guò)下面的公式獲得：

N ~ Cs/(Cs-Cx) 其中，Cs為假定的飽和氧濃度，Cx為氧濃度。

給活性污泥池充氧的能量及其成本都隨著氧濃度Cx的增加而上升。以飽和氧濃度Cs為9.0mg/L，氧設(shè)定值為2.0mg/L為基準(zhǔn)，因?yàn)樽x數(shù)偏低導(dǎo)致的額外的能量消耗如圖1所示，可以看出，讀數(shù)偏低0.3mg/L會(huì)導(dǎo)致充氧所需能量增加4.5%。