摘要：本文介紹了水質(zhì)分析儀的工作原理及特點(diǎn)說明了安裝和維護(hù)的注意事項(xiàng)。
關(guān)鍵詞：水質(zhì)分析、特點(diǎn)、安裝、維護(hù)。
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(duì)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(shí)后，隨著垃圾中生物的分解及遇到雨雪天氣時(shí)雨水和雪水滲入填埋區(qū)會(huì)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�合物、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�環(huán)境。為了保護(hù)水環(huán)境必須加強(qiáng)對(duì)污水排放的監(jiān)測(cè)。檢測(cè)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和檢測(cè)儀表（主要是水質(zhì)分析儀）的質(zhì)量對(duì)水環(huán)境監(jiān)測(cè)起著至關(guān)重要的作用本文結(jié)合某一污水處理廠的設(shè)計(jì)談?wù)勥@方面體會(huì)。
二、水質(zhì)分析儀的工作原理
污水處理廠使用的分析儀有兩種：pH計(jì)和溶氧分析儀。
1、pH計(jì)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(duì)生物的繁殖和生存有很大影響同時(shí)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/lpH值是氫離子濃度以10為底的對(duì)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(cè)量通常用一個(gè)恒定電位的參比電極和測(cè)量電極組成一個(gè)原電池原電池電動(dòng)勢(shì)的大小取決于氫離子的濃度也取決于溶液的酸堿度。該廠采用了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(cè)量電極上有特殊的對(duì)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(cè)量精度高、抗干擾性好等特點(diǎn)。當(dāng)玻璃探頭和氫離子接觸時(shí)就產(chǎn)生電位。電位是通過懸吊在氯化銀溶液中的銀絲對(duì)照參比電極測(cè)到的。pH值不同對(duì)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(duì)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(huì)促進(jìn)除厭氧微生物以外的生物活動(dòng)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(cè)定氧含量主要有三種方法：自動(dòng)比色分析和化學(xué)分析測(cè)量順磁法測(cè)量電化學(xué)法測(cè)量。水中溶氧量一般采用電化學(xué)法測(cè)量。麥該廠采用了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COS 4氧量測(cè)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(cè)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(cè)量元件浸入在有溶解氧的水中氧會(huì)通過隔膜擴(kuò)散出現(xiàn)在陰極上（電子過剩）的氧分子就會(huì)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(duì)于每個(gè)氧分子陰極放出4個(gè)電子反電極接受電子形成電流電流的大小與被測(cè)
圖1 pH測(cè)量電極（左）和參比電極（右）的結(jié)構(gòu)
圖2 三電極COS溶氧傳感器結(jié)構(gòu)圖
污水的氧分壓成正比該信號(hào)連同傳感器上熱電阻測(cè)出的溫度信號(hào)被送入變送器利用傳感器中存儲(chǔ)的含氧量和氧分壓、溫度之間的關(guān)系曲線計(jì)算出水中的含氧量然后轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)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(shí)間為：3分鐘后達(dá)到最終測(cè)量值的90%9分鐘后達(dá)到最終測(cè)量值的99%；最低流速要求為0.5cm/s。 
三、特點(diǎn)
1、pH計(jì)的特點(diǎn)
     pH電極上的玻璃隨著時(shí)間推移會(huì)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(fèi)較長時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定電位。一般電極的使用壽命可達(dá)兩年。另外溫度對(duì)老化也有較大影響100℃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(jì)具有高精度、高可靠性、安裝及維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)同時(shí)對(duì)污染也較敏感需要經(jīng)常標(biāo)定一般每隔一個(gè)到一個(gè)半月標(biāo)定一次每兩年更換一次電極。
2、溶氧儀的特點(diǎn)
    溶氧儀具有安裝方便標(biāo)定周期長（3～4個(gè)月）對(duì)其他物質(zhì)不敏感等特點(diǎn)，并且能監(jiān)測(cè)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(shí)會(huì)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(cè)找出解決故障的辦法大大降低了維護(hù)時(shí)間和工作量。
四、安裝及維護(hù)
1、pH計(jì)的安裝和維護(hù)
   pH計(jì)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該污水處理廠的pH計(jì)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，超聲波測(cè)厚儀且水流平穩(wěn)對(duì)pH計(jì)不會(huì)造成大的沖擊。
    定期的維護(hù)有助于儀表的準(zhǔn)確測(cè)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專用電纜不能受潮否則電極的高阻低壓信號(hào)將無法傳送至變送器。若電極不測(cè)量時(shí)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(gè)月左右應(yīng)對(duì)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(shí)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(huì)影響標(biāo)定結(jié)果。所以最好使用生產(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(diǎn)；一瓶pH等于4用于標(biāo)定儀表的信號(hào)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(jì)它可以將水面的波動(dòng)傳至浸入管從而引起浸入管的輕微振動(dòng)使得通過浸入管在探頭的表面產(chǎn)生一個(gè)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)污水滲入使得專用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(huì)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(shí)更換電解液受污染也應(yīng)及時(shí)更換。當(dāng)污水中含有H2S、NH3、苯或酚這些成份時(shí)對(duì)膜頭是有害的。在這種場(chǎng)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(duì)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(cè)儀表是必不可少的。水質(zhì)分析儀作為污水處理行業(yè)中最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。