廢水過程監測對於(yu) 水資源回收設施（WRRF）的有效管理至關(guan) 重要。實驗室對人工采樣或混合樣品的測量是合規監測的主要方法。然而，過程監測越來越多地通過在線分析儀(yi) 表來完成。連續監測給決(jue) 策製定提供關(guan) 鍵信息，並減輕操作人員每天多頻采樣和測量過程參數的負擔，使汙水處理廠能夠最大限度地減少化學品和能源投入，並避免工藝異常。在過去十年中，傳(chuan) 感器技術的選擇和可靠性已大幅提高。例如，基於(yu) 分光光度法的傳(chuan) 感器現在可用於(yu) 直接測量重要參數，無需使用需要經常補充的昂貴試劑。

廢水處理過程監測中基於(yu) 分光光度法的傳(chuan) 感器如何正確的選擇、調試、維護、操作和應用？廢水中的許多重要物質，包括硝酸鹽、亞(ya) 硝酸鹽和有機碳參數，都可以基於(yu) 紫外和可見光（UV-Vis）的吸收來測量。作為(wei) 賽萊默旗下品牌WTW IQ SensorNet過程監測係統一部分的紫外-可見光傳(chuan) 感器為(wei) 示例，概述其測量原理、設計和操作。

 廢水處理監測

廢水處理監測對於(yu) 驗證每個(ge) 工藝階段後的出水水質和評估處理效率至關(guan) 重要。市政水資源回收設施主要采用活性汙泥處理技術。活性汙泥是一種生物過程，通過將有機碳轉化為(wei) 二氧化碳（CO₂），如果進行了脫氮改造，則將氨氮轉化為(wei) 氮氣（N₂）來去除溶解和顆粒汙染物。

BOD和COD是許多不同物質的綜合參數，單獨測定需要大量的分析工作。BOD和COD是衡量樣品中有機碳氧化所需氧氣量的指標。測量單位為(wei) mg O₂/L。就BOD而言，反應由細菌催化。除了由於(yu) 長時間（5天）培養(yang) 所需的精確條件而將測試限製在實驗室之外，該方法對技術非常敏感，因此精密度可能存在問題。COD方法是更劇烈的化學氧化，幾乎所有的有機碳都被氧化。它比BOD更快，但由於(yu) 需要樣品采集、樣品製備設備和試劑補充，在在線分析儀(yi) 中實施成本很高。總有機碳（TOC）使用較少，但作為(wei) 工藝控製中BOD的補充甚至替代，正越來越受歡迎。TOC方法是對樣品中有機碳的直接測量，測量單位為(wei) mg C/L。TOC測量比BOD或COD更快、更簡單，並且不需要像COD方法那樣使用汞。TOC測量也可能更精確，尤其是對於(yu) 有機含量極低的樣品，如高級水資源回收設施的出水。

廢水中氮的充分去除變得越來越重要。氮是支持包括藻類在內(nei) 的生物生長的關(guan) 鍵常規營養(yang) 素。在營養(yang) 豐(feng) 富的水域中，藻類的生長和死亡會(hui) 加速，導致缺氧，這是一種不適合魚類和其他水生生物的低氧條件。處理後的廢水是某些流域的重要營養(yang) 物來源。因此，對所有氮種類的監測和控製具有極大的意義(yi) 。未經處理的廢水中的硝酸鹽和亞(ya) 硝酸鹽通常可以忽略不計。因此，處理後的廢水中出現的二者的任何一種都是生物硝化作用的結果，硝化作用將廢水中的氨轉化為(wei) 硝酸鹽。和高效的硝化作用可實現最大硝酸鹽濃度。亞(ya) 硝酸鹽和硝酸鹽的總和（統稱為(wei) NOx）通過另一種稱為(wei) 反硝化作用的生物反應轉化為(wei) 氮氣並從(cong) 廢水中去除。如果反硝化作用發生在曝氣池中，這對水資源回收設施來說是一件好事，因為(wei) 它將減少處理後出水中的總氮（TN），並減少所需的能量強度，因為(wei) 該反應無需輸入氧氣即可實現。然而，如果反硝化作用發生在最終沉澱池的汙泥層中，這將是一件壞事。產(chan) 生的氮氣氣泡會(hui) 使固體(ti) 上浮，幹擾汙泥回流的控製，並在固體(ti) 溢出堰時增加處理後出水中的總懸浮固體(ti) （TSS）和BOD，可能導致違反排放限值。

硝化或反硝化過程中的限製可能導致亞(ya) 硝酸鹽積累，甚至更多的合規問題。有氯消毒的設施會(hui) 立即注意到氯需求的增加，因為(wei) 1 mg/L的亞(ya) 硝酸鹽氮會(hui) 消耗5 mg/L的氯。未能跟上氯投加量會(hui) 導致消毒不足和處理後出水中細菌水平增加。其他影響可能更微妙，但同樣存在問題。亞(ya) 硝酸鹽對水生生物毒性很大，比硝酸鹽毒性更大。1 mg/L或更高的亞(ya) 硝酸鹽氮可能導致整個(ge) 出水毒性（WET）測試失敗。亞(ya) 硝酸鹽氮水平升高的影響還不止於(yu) 此。奇怪的是，產(chan) 生和消耗亞(ya) 硝酸鹽的細菌（統稱為(wei) 硝化細菌）對亞(ya) 硝酸鹽敏感，這會(hui) 形成一個(ge) 毀滅性的反饋循環，其中一個(ge) 小的幹擾可能導致硝化作用死亡螺旋和工藝異常，導致長期不符合出水氨氮限值。另一方麵，亞(ya) 硝酸鹽積累可用於(yu) 提高廢水處理效率。對亞(ya) 硝酸鹽短程脫氮的理解和發展推動了創新工藝的發展，這些工藝有意通過亞(ya) 硝酸鹽縮短脫氮過程，從(cong) 而降低能源和化學成本。

氮的形態可以通過許多不同的方法測量，包括離子色譜法、比色法和電位法。色譜法非常精確，但僅(jin) 限於(yu) 實驗室應用。比色法也能提供高質量的測量，但需要用於(yu) 采樣和樣品製備的輔助設備，並且需要補充試劑。