一种pH值和电导率测量在污水处理行业的实现

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目前城市生活污水排放已是我国城市水的主要污染源，城市生活污水处理是当前和今后城市节水和城市水环境保护工作的重中之重，这就要求我们要把处理生活污水设施的建设作为城市基础设施的重要内容来抓，而且是急不可待的事情.污水处理工程的试运行，不同于一般建筑给排水工程或市政给排水工程的试运行，前者包括复杂的生物化学反应过程的启动和调试，过程缓慢，耗费时间长，受环境条件和水质水量的影响较强，而后者仅仅需要系统通水和设备正常运转便可以。污水处理工程的试运行与工程的验收一样是污水治理项目重要的环节。通过试运行可以进一步检验土建工程、设备和安装工程的质量，是保证正常运行过程能够高效节能的基础，进一步达到污水治理项目的环境效益、社会效益和经济效益。

在工业应用中，选择正确的测量方式及传感器是获得结果的重要保障。但是，当您只选择某一指定公司的产品时，就要考虑好仪器备品备件消耗品的供货周期，价格定位及同同类产品的可更换性问题。

选择坚固耐用的通用产品胜过新发明新尝试

近几年来在测量仪表行业有个很不好的趋势，就是某些制造商在推广自己产品的同时，尽量减少或根本避免向客户提供高通用性高互换性的零备件，目的是将客户和自己产品紧紧相联系，杜绝其选购其它同类产品的可能性。对于制造商，这是件天大的好事，不仅意味着客户将不断购买本公司的产品，还保证其无条件的接收后续产品及备件的价格，这同上述的"智能电池"其实是同出一辙的。所庆幸的是，当今市场上还有众多坚固耐用的通用产品可供选择，不同的厂商，齐全的种类，优惠的价格，良性的竞争繁荣了市场，方便了客户的选型。作为客户而言，应更多注重仪器的可操作性及传感器的稳定性和使用寿命，忽略一些无关紧要的附加功能。

高污浊环境下的测量

氢离子浓度指数（hydrogenionconcentration）是指溶液中氢离子的总数和总物质的量的比。它的数值俗称"pH值".表示溶液酸性或碱性程度的数值，即所含氢离子浓度的常用对数的负值。如果某溶液所含氢离子的浓度为每升0.00001摩尔（mol/L），它的氢离子浓度指数就是5,计算方法为-lg[浓度值].与其相反，如果某溶液的氢离子浓度指数为5,他的氢离子浓度为0.00001摩尔每升（mol/L），计算方法为10^（-浓度指数）。氢离子浓度指数一般在0-14之间，当它为7时溶液呈中性，小于7时呈酸性，值越小，酸性越强；大于7时呈碱性，值越大，碱性越强。pH是溶液中氢离子活度的一种标度，也就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准。pH值越趋向于0表示溶液酸性越强，反之，越趋向于14表示溶液碱性越强，在常温下，pH=7的溶液为中性溶液。

通常情况下，对污水处理工艺中的pH测量并不需要过于苛刻的要求，pH实际值很少会远离中性值7,并且很少出现高温的情况；但众所周知，污水由于不同，因此也汇聚了几乎所有的可溶污染物，杂质和悬浊物，这些成分都会对pH测量产生消极的影响。比如，在污水处理入水处经常会有油脂类的悬浊杂质混在水中；在冬季由于化雪防滑而进行的道路播撒，会加大生活污水中的盐份成份；或者污水中微生物的富集都会阻塞参比电极同环境溶液的接触，影响pH值的测量。在当前的pH电极产品中，开放式的环状裂缝参比系统或封闭式的特富龙膜片参比系统几乎成为了标准，通过环状裂缝的流动作用可以避免参比系统的阻塞，而特富龙膜片应用了家用不粘锅的不附着油脂及自清洁的作用，同样减小了油脂及沉淀物对参比系统的阻塞。当然，上述应用也有缺点，比如特富龙膜片材质过于致密，从而影响离子的透过率；裂缝式因为系统不封闭，所以会不断流失电解液，减少使用寿命。

常用的复合式电极由一根可以感应酸碱变化的玻璃电极和一根植于玻璃电极内部的参比电极构成，参比电极用来产生一个不受外界pH和温度影响的衡定微电压值，同时玻璃电极的前级敏感部分会随外界pH值的变化而产生一个微电压值，两个的差值即为能斯特电位，此电位经变送器换算并放大后，输出给显示即得到了pH测量值。

参比电极部分是整个电极的薄弱环节

测量电极电势时作参照比较的电极。严格地讲，标准氢电极只是理想的电极，实际上并不能实现。因此在实际进行电极电势测量时总是采用电极电势已知晓而且又十分稳定的电极作为相比较的电极。测量由这类电极与被测电极组成电池的电动势，可以计算被测电极的电极电势。在参比电极上进行的电极反应必须是单一的可逆反应，其交换电流密度较大，制作方便，重现性好，电极电势稳定。一般都采用难熔盐电极作为参比电极。参比电极应不容易发生极化；如果一旦电流过大，产生极化，则断电后其电极电势应能很快恢复原值；在温度变化时，其电极电势滞后变化应较小。

参比电极内填充了银/氯化银粉末，用来产生衡定的参比电流，整个参比电极浸入在饱和电解液中，既保护了电极又实现了玻璃电极和参比电极间的电荷转换，此电解液为饱和的氯化钾溶液，有溶液状态的或凝胶状态的；电极的参比系统既阻止了外部溶液的渗入，又减缓了内部氯化钾溶液的快速流出，参比系统一旦被油脂或沉淀物阻塞，电荷的转换路径将被中断，此时电极将无法正常的工作。所以说，对于pH电极来说，无论是玻璃电极还是非玻璃的ISFET电极，参比电极为整体的薄弱环节，为了保护参比电极，才应运而生不同种类的电解液和参比膜片：

-陶瓷或二氧化锆

圆点形的小型参比膜片，直径1-1.5毫米，使用范围为清洁或过滤过的水溶液，无油肢或沉淀物，如饮用水和生活用水，此类膜片经常同溶液状或凝胶状的参比电解液配套使用。

-环状裂缝参比系统或特富龙膜片

在凝胶电解液和待测液间有开放式的连接或者通过特富龙膜片过渡连接，使用范围为富含油脂或沉淀杂质的工业废水，市政污水以及其它重污染的介质中，注意此电极不适合离子含量过低（第电导率值）的洁净介质。

完善的仪表防护

在污水处理场使用的测量仪器通常情况下都被安置在测点附近，现场恶劣的条件要求仪器外壳有较高的防护等级（至少IP67）。

JUMOAQUIS500pH作为标准的水质分析仪器，可以为污水处理场提供实时的pH值和温度值监控；借助仪器的明文显示功能，工程技术人员可以随时获得工艺过程的参数及电极的当前状态：比如电极监控的后台程序不断测量所连玻璃电极或参比电极的内电阻值，当电极内电阻值因为表面沉积及覆盖升高时，仪器会给出报警信号，以通知现场维护人员及时更换电极，保证测量的性。校验记录功能可以显示，电极在近5次校验的数据结果，维修人员同样可以预知电极的寿命，在其无法校验修正前进行更换。为了适应现场的各种天气，仪器可以安装在一个不锈钢制的保护罩下，不仅防雨雪，还可以防止盛夏的阳光照射。借助特富龙密封圈，可以使JumoAquis500的仪器外壳达到IP67的防护等级，保证环境温度变化时，不会有水份渗入仪器内部。

非接触式的测量

在污水处理场的进水处，要有连续的电导率监测，以防止突发性的强酸碱或高浓度盐份进水处理系统内，这样会减少污水处理池中敏感的微生物种群，从而使污水的生物降解无法进行。

如同pH测量的玻璃电极一样，电导率电极也会因为表面的污物沉积覆盖而产生测量误差或根本失效。无论是双电极板还是4电极板式，材质通常是石墨或不锈钢，当油脂或沉淀物附在其表面，会使部分绝缘，而失去测量的活性。优化的方案是采用电磁式的电导率测量方式，再不需要电极板和介质间的直接接触，而完全通过磁场来实现感应测量，这样油脂沉淀物就不会影响测量的精度了。

JUMOCTI-500/750就是一类通过电磁场感应测量电导率和温度的产品，作为可选配件，仪器可以同沉入式的分体电极相连，插入深度从250毫米到2米不等，特