一,、前言 

隨著近年來我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,，城市的工業(yè)和生活垃圾大量增加，目前對垃圾進(jìn)行處理的主要方法是衛(wèi)生填埋,，而進(jìn)行填埋都是露天作業(yè)，垃圾經(jīng)壓實后,，隨著垃圾中生物的分解及遇到雨雪天氣時,，雨水和雪水滲入填埋區(qū)，會產(chǎn)生垃圾滲濾液,。滲濾液屬高濃度有機(jī)廢水,，濃度值變化范圍大，其中含碳?xì)浠衔?、硝酸鹽,、硫酸鹽及微量銅,、鎘、鉛等重金屬離子,，細(xì)菌指標(biāo)很高,，如不進(jìn)行處理直接排入水體，將嚴(yán)重污染當(dāng)?shù)氐乃h(huán)境,。為了保護(hù)水環(huán)境,，必須加強(qiáng)對污水排放的監(jiān)測。檢測點的設(shè)計和檢測儀表（主要是水質(zhì)分析儀）的質(zhì)量對水環(huán)境監(jiān)測起著至關(guān)重要的作用,，本文結(jié)合麥園城市垃圾污水處理廠的設(shè)計談?wù)勥@方面體會,。 

二、水質(zhì)分析儀的工作原理 

麥園污水處理廠使用的分析儀有兩種：pH計和溶氧分析儀,。 

1,、pH計的工作原理 

水的pH值隨著所溶解的物質(zhì)的多少而定，因此pH值能靈敏地指示出水質(zhì)的變化情況,。pH值的變化對生物的繁殖和生存有很大影響,，同時還嚴(yán)重影響活性污泥生化作用，即影響處理效果,，污水的pH值一般控制在6.5～7之間,。 

水在化學(xué)上是中性的，某些水分子自發(fā)地按照下式分解：H2O=H++OH-,，即分解成氫離子和氫氧根離子,。在中性溶液中，氫離子H+和氫氧根離子OH-的濃度都是10-7mol/l,，pH值是氫離子濃度以10為底的對數(shù)的負(fù)數(shù)：pH=-log,，因此中性溶液的pH值等于7。如果有過量的氫離子,，則pH值小于7,，溶液呈酸性；反之,，氫氧根離子過量,，則溶液呈堿性。 

pH值通常用電位法測量,，通常用一個恒定電位的參比電極和測量電極組成一個原電池,，原電池電動勢的大小取決于氫離子的濃度，也取決于溶液的酸堿度,。麥園污水處理廠采用了德國E+H公司的CPS11型pH傳感器和CPM151型pH變送器,。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，測量電極上有特殊的對pH反應(yīng)靈敏的玻璃探頭，它是由能導(dǎo)電,、能滲透氫離子的特殊玻璃制成,，具有測量精度高、抗干擾性好等特點,。當(dāng)玻璃探頭和氫離子接觸時,，就產(chǎn)生電位。電位是通過懸吊在氯化銀溶液中的銀絲對照參比電極測到的,。pH值不同,，對應(yīng)產(chǎn)生的電位也不一樣，通過變送器將其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)4～20mA輸出,。 

2,、溶氧分析儀的工作原理 

水中的氧含量可充分顯示水自凈的程度。對于使用活化污泥的生物處理廠來說,，了解曝氣池和氧化溝的氧含量非常重要,，污水中溶氧增加，會促進(jìn)除厭氧微生物以外的生物活動,，因而能去除揮發(fā)性物質(zhì)和易于自然氧化的離子,，使污水得到凈化。 

測定氧含量主要有三種方法：自動比色分析和化學(xué)分析測量,，順磁法測量,，電化學(xué)法測量。水中溶氧量一般采用電化學(xué)法測量,。麥園污水處理廠采用的是德國E+H公司的COS 4型溶氧傳感器和COM252型溶氧變送器,。 

氧能溶于水，溶解度取決于溫度,、水表面的總壓,、分壓和水中溶解的鹽類。大氣壓力越高,，水溶解氧的能力就越大,，其關(guān)系由亨利（Henry）定律和道爾頓（Dalton）定律確定，亨利定律認(rèn)為氣體的溶解度與其分壓成正比,。 

以E+H公司的COS 4氧量測量傳感器為例,，結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中的電極由陰極（常用金和鉑制成）和帶電流的反電極（銀）,、無電流的參比電極（銀）組成,，電極浸沒在電解質(zhì)如KCl、KOH中,，傳感器有隔膜覆蓋,，隔膜將電極和電解質(zhì)與被測量的液體分開，因此保護(hù)了傳感器,，既能防止電解質(zhì)逸出,，又可防止外來物質(zhì)的侵入而導(dǎo)致污染和毒化。 

向反電極和陰極之間施加極化電壓,，假如測量元件浸入在有溶解氧的水中,，氧會通過隔膜擴(kuò)散，出現(xiàn)在陰極上（電子過剩）的氧分子就會被還原成氫氧根離子： 

O2+2H2O+4e-® 4OH-,。 

電化學(xué)當(dāng)量的氯化銀沉淀在反電極上（電子不足）：4Ag+4Cl-® 4AgCl+4e-,。

對于每個氧分子，陰極放出4個電子,，反電極接受電子,，形成電流，電流的大小與被測污水的氧分壓成正比,，該信號連同傳感器上熱電阻測出的溫度信號被送入變送器,，利用傳感器中存儲的含氧量和氧分壓、溫度之間的關(guān)系曲線計算出水中的含氧量,，然后轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)信號輸出,。參比電極的功能是確定陰極電位。 

COS 4溶氧傳感器的響應(yīng)時間為：3分鐘后達(dá)到zui終測量值的90%,，9分鐘后達(dá)到zui終測量值的99%,；zui低流速要求為0.5cm/s。 

三,、特點 

1,、pH計的特點 

pH電極上的玻璃隨著時間推移會逐漸老化，梯度（單位pH值變化所引起的電極輸出電位的變化值）惡化,，花費較長時間才能達(dá)到穩(wěn)定電位,。一般電極的使用壽命，以E+H公司的產(chǎn)品為例,，可達(dá)兩年,。另外，溫度對老化也有較大影響,，100° C下貯存幾周的老化程度相當(dāng)于室溫下貯存一年的老化程度,。 

pH計具有高精度、高可靠性,、安裝及維護(hù)方便等優(yōu)點,，同時對污染也較敏感，需要經(jīng)常標(biāo)定,，一般每隔一個到一個半月標(biāo)定一次,，每兩年更換一次電極,。 

2、溶氧儀的特點 

溶氧儀具有安裝方便,，標(biāo)定周期長（3～4個月）,，對其他物質(zhì)不敏感等特點，并且能監(jiān)測隔膜和探頭內(nèi)電解質(zhì)的使用情況,，一般每一至三年更換一次電解質(zhì)和隔膜,。 

COM252型溶氧變送器屬智能化儀表，帶有HART或Profibus通訊協(xié)議,，還具有自診斷功能,，當(dāng)發(fā)生故障時，會顯示故障代碼,，提示維護(hù)人員故障所在,，通過查維護(hù)手冊找出解決故障的辦法，大大降低了維護(hù)時間和工作量,。 

四,、安裝及維護(hù) 

1、pH計的安裝和維護(hù) 

pH計的安裝方式有流通式和浸入式兩種,。污水處理廠一般選用的是浸入式安裝,，如麥園處理廠的pH計安裝在氧化溝的出口溢流槽內(nèi)，此處的pH值較具有代表性,，且水流平穩(wěn),，對pH計不會造成大的沖擊。 

定期的維護(hù)有助于儀表的準(zhǔn)確測量和延長儀表的使用壽命,。應(yīng)當(dāng)注意傳感器和變送器之間的電纜不能受潮,，否則電極的高阻低壓信號將無法傳送至變送器。若電極不測量時,，應(yīng)將黃色保護(hù)套管套上,，它能使電極處于濕潤狀態(tài)，有利于延長電極的使用壽命,。每隔一個月左右,，應(yīng)對電極進(jìn)行清洗，先用柔和的水流噴洗附著物,，再將電極浸泡于清洗液中一段時間,，而后用清水洗凈。傳感器支架也應(yīng)清洗,。每次清洗之后,，要用緩沖劑溶液進(jìn)行標(biāo)定，目前國產(chǎn)的pH標(biāo)定液中,，pH=4的還可以,，pH=7的不夠準(zhǔn)確,，將會影響標(biāo)定結(jié)果。所以使用生產(chǎn)廠家的標(biāo)定液,，生產(chǎn)廠家一般提供兩瓶標(biāo)準(zhǔn)溶液,，一瓶pH值等于7，用于標(biāo)定儀表零點,；一瓶pH等于4，用于標(biāo)定儀表的信號輸出斜率,。 

2,、溶氧儀的安裝和維護(hù) 

溶氧儀一般采用浸入式安裝，在此應(yīng)注意,，一定要選用原廠的安裝支架,。廠家配帶的安裝支架為不銹鋼制成，帶有塑料鏈條,，通過調(diào)整鏈條長度可以改變傳感器的浸入深度,，支架上的引導(dǎo)管保證了傳感器始終處于垂直位置。支架部分都經(jīng)過特殊設(shè)計,，它可以將水面的波動傳至浸入管,，從而引起浸入管的輕微振動，使得通過浸入管在探頭的表面產(chǎn)生一個附加的清洗效果,。有的用戶為了減少投資,，自己制作安裝支架，往往導(dǎo)致支架上的浸入管和傳感器之間密封不嚴(yán),，污水滲入,，使得電纜和傳感器的連接處長期浸泡在污水中，容易造成傳感器的損壞,；有的甚至不做安裝支架,，直接將傳感器投入水中，這樣在傳感器和電纜之間會形成較大的拉力,，傳感器更容易損壞,。 

溶解氧探頭每周應(yīng)用水輕輕清洗，發(fā)現(xiàn)膜頭損壞應(yīng)及時更換,，電解液受污染也應(yīng)及時更換,。當(dāng)污水中含有H2S、NH3,、苯或酚這些成份時,，對膜頭是有害的。在這種場合下必須經(jīng)常更換膜頭,。判斷探頭中電極的好壞只需看顏色即可,，參考電極應(yīng)是黑灰色,，陰極（金電極）應(yīng)呈黃色，而反電極必須發(fā)亮,，否則應(yīng)進(jìn)行清洗或再生,。 

五、結(jié)束語 

隨著我國對水資源保護(hù)的日益重視,，污水的凈化處理顯得越來越重要,，而與之配套的處理過程所需的檢測儀表是*的。水質(zhì)分析儀作為污水處理行業(yè)中zui重要的儀表,，除了選型和安裝正確以外,，定期的維護(hù)和標(biāo)定也十分重要，而且是使儀表能夠真正發(fā)揮作用的關(guān)鍵所在,。