久茂pH值和電導率測量在污水處理行業的應用

在工業應用中，選擇正確的測量方式及傳感器是獲得精確結果的重要保障。但是，當您只選擇某一指定公司 的產品 時，就要考慮好儀器備品備件消耗品的供貨周期，價格定位及同同類產品的可更換性問題。

舉個很小的例子，比如常用的手電筒，人人都知道在使用一段時間后，需要更換電池。突然有一天，一個公司宣布發明了功能強大的手電筒電池，不僅可以供電，還可以和電筒進行數據通訊，傳遞電池的使用情況，剩余電量及開關次數等等。初聽起來，您一定會對此電池產品感到驚奇和振奮，贊嘆當今技術的發達！但當您某天在使用電筒時，突然發現電池電力耗盡，想去商店更換時，卻不幸發現除了常規的電池外，商店里并無此類智能電池的供貨，而常規電池并無法為您的手電筒供電，無奈您只能高價并花費很長時間從廠家購買電池，只為了常規手電筒同樣能達到的功效－照明。從中您或許能得到一點啟示，如果選用常規的手電筒，您可以隨處得到消耗品－電池的供應，而無須付出昂貴的金錢和時間成本，因為電池行業競爭激烈，不同生產商都在不斷推出物美價廉的產品以適應客戶的需求；為了簡單的照明功能，您無須放棄產品的通用性，互換性，充足的供貨和低廉的價格來追求所謂的“智能產品”。

選擇堅固耐用的通用產品勝過新發明新嘗試

以上例子和污水處理工藝中的pH值測量有什么相關性嗎？有，并且非常多。近幾年來在測量儀表行業有個很不好的趨勢，就是某些制造商在推廣自己產品的同時，盡量減少或根本避免向客戶提供高通用性高互換性的零備件，目的是將客戶和自己產品緊緊相聯系，杜絕其選購其它同類產品的可能性。對于制造商，這是件天大的好事，不僅意味著客戶將不斷購買本公司的產品，還保證其無條件的接收后續產品及備件的價格，這同上述的“智能電池”其實是同出一轍的。所慶幸的是，當今市場上還有眾多堅固耐用的通用產品可供選擇，不同的廠商，齊全的種類，優惠的價格，良性的競爭繁榮了市場，方便了客戶的選型。作為客戶而言，應更多注重儀器的可操作性及傳感器的穩定性和使用壽命，忽略一些無關緊要的附加功能。

高污濁環境下的測量

通常情況下，對污水處理工藝中的pH測量并不需要過于苛刻的要求，pH實際值很少會遠離中性值7，并且很少出現高溫的情況；但眾所周知，污水由于來源不同，因此也匯聚了幾乎所有的可溶污染物，雜質和懸濁物，這些成分都會對pH測量產生消極的影響。比如，在污水處理入水處經常會有油脂類的懸濁雜質混在水中；在冬季由于化雪防滑而進行的道路播撒，會加大生活污水中的鹽份成份；或者污水中微生物的富集都會阻塞參比電極同環境溶液的接觸，影響pH值的精確測量。在當前的pH電極產品中，開放式的環狀裂縫參比系統或封閉式的特富龍膜片參比系統幾乎成為了標準，通過環狀裂縫的流動作用可以避免參比系統的阻塞，而特富龍膜片應用了家用不粘鍋的不附著油脂及自清潔的作用，同樣減小了油脂及沉淀物對參比系統的阻塞。當然，上述應用也有缺點，比如特富龍膜片材質過于致密，從而影響離子的透過率；裂縫式因為系統不封閉，所以會不斷流失電解液，減少使用壽命。

常用的復合式電極由一根可以感應酸堿變化的玻璃電極和一根植于玻璃電極內部的參比電極構成，參比電極用來產生一個不受外界pH和溫度影響的衡定微電壓值，同時玻璃電極的前級敏感部分會隨外界pH值的變化而產生一個微電壓值，兩個的差值即為能斯特電位，此電位經變送器換算并放大后，輸出給顯示即得到了pH測量值。

參比電極部分是整個電極的薄弱環節

參比電極內填充了銀／氯化銀粉末，用來產生衡定的參比電流，整個參比電極浸入在飽和電解液中，既保護了電極又實現了玻璃電極和參比電極間的電荷轉換，此電解液為飽和的氯化鉀溶液，有溶液狀態的或凝膠狀態的；電極的參比系統既阻止了外部溶液的滲入，又減緩了內部氯化鉀溶液的快速流出，參比系統一旦被油脂或沉淀物阻塞，電荷的轉換路徑將被中斷，此時電極將無法正常的工作。所以說，對于pH電極來說，無論是玻璃電極還是非玻璃的ISFET電極，參比電極為整體的最薄弱環節，為了保護參比電極，才應運而生不同種類的電解液和參比膜片：

— 陶瓷或二氧化鋯

圓點形的小型參比膜片，直徑1-1.5毫米，使用范圍為清潔或過濾過的水溶液，無油肢或沉淀物，如飲用水和生活用水，此類膜片經常同溶液狀或凝膠狀的參比電解液配套使用。

－ 環狀裂縫參比系統或特富龍膜片

在凝膠電解液和待測液間有開放式的連接或者通過特富龍膜片過渡連接，使用范圍為富含油脂或沉淀雜質的工業廢水，市政污水以及其它重污染的介質中，注意此電極不適合離子含量過低（第電導率值）的潔凈介質。

完善的儀表防護

在污水處理場使用的測量儀器通常情況下都被安置在測點附近，現場惡劣的條件要求儀器外殼有較高的防護等級（至少IP67）。

JUMO AQUIS 500pH作為標準的水質分析儀器，可以為污水處理場提供實時的pH值和溫度值監控；借助儀器的明文顯示功能，工程技術人員可以隨時獲得工藝過程的參數及電極的當前狀態：比如電極監控的后臺程序不斷測量所連玻璃電極或參比電極的內電阻值，當電極內電阻值因為表面沉積及覆蓋升高時，儀器會給出報警信號，以通知現場維護人員及時更換電極，保證測量的精確性。校驗記錄功能可以顯示，電極在最近5次校驗的數據結果，維修人員同樣可以預知電極的壽命，在其無法校驗修正前進行更換。為了適應現場的各種天氣，儀器可以安裝在一個不銹鋼制的保護罩下，不僅防雨雪，還可以防止盛夏的陽光照射。借助特富龍密封圈，可以使Jumo Aquis 500的儀器外殼達到IP67的防護等級，保證環境溫度變化時，不會有水份滲入儀器內部。

非接觸式的測量

在污水處理場的進水處，要有連續的電導率監測，以防止突發性的強酸堿或高濃度鹽份進水處理系統內，這樣會減少污水處理池中敏感的微生物種群，從而使污水的生物降解無法進行。

如同pH測量的玻璃電極一樣，電導率電極也會因為表面的污物沉積覆蓋而產生測量誤差或根本失效。無論是雙電極板還是4電極板式，材質通常是石墨或不銹鋼，當油脂或沉淀物附在其表面，會使部分絕緣，而失去測量的活性。優化的方案是采用電磁式的電導率測量方式，再不需要電極板和介質間的直接接觸，而完全通過磁場來實現感應測量，這樣油脂沉淀物就不會影響測量的精度了。

JUMO CTI-500/750就是一類通過電磁場感應測量電導率和溫度的產品，作為可選配件，儀器可以同沉入式的分體電極相連，插入深度從250毫米到2米不等，特別適合污水處理場進水口處的電導率測量。儀器在投入使用后，一般不需要定期的維修保養，也不需要定期更換易損件。JUMO CTI-500/750有兩路標準模擬輸出，分別代表電導率值和溫度，這兩路信號被引入中央控制臺，以便技術操作人員隨時監控入水的成份變化；根據需要還可以進行液體的濃度測量，并通過兩路標配繼電器實現各種限值和報警輸出的功能。