污水处理厂中曝气池的 ORP 测量
应用报告 | 水和污水行业
- 测量氧化还原电位，用于间歇性脱氮的控制
- 使用数字式两线制测量技术，取代模拟量测量系统
- 传感器与控制系统直接通信，降低成本并提升运营的安全性
背景
位于德国 Saxony-Anhalt 地区的供水及污水处理协会（ZWAG），运营着一家污水处理中心，接收并处理该区域的市政污水。在经过机械式处理的污水，流经两个曝气池，再进入一个综合池进行最后的处理。在整个生化式污水处理的过程中，活性污泥工艺同时伴随着好氧污泥的稳定。活性污泥中的微生物处于持续的“饥饿状态”，有机污染质都被其当作营养。从技术角度而言，这是对曝气池的间歇性供氧来予以实现的 — 被称之为间歇性反硝化。通过改变活性污泥中细菌的寿命，来控制池中的硝化和反硝化反应。细菌的活性主要取决于氧化还原电位（ORP） 。因此，氧化还原电位被作为相当重要的指标，用于曝气池的曝气调节与消耗控制。
测量要求
在过去，ZWAG 一直使用模拟量的 ORP 测量系统。传感器所测得的电压值，被变送器转换为 4…20 mA 信号，再传输到控制系统中。最近，由于变送器的功能异常，影响到与传感器之间的通信，导致在测点处反复地出现测量故障。因此，客户所面临的选择是，要么花费重金购买原制造商的模拟量测量系统，要么对整个测点进行改造。
科隆解决方案
ZWAG 最终决定购买SMARTPAT ORP 1590。这是一款数字式的两线制 ORP 传感器，通过 4…20 mA/HART® 信号与控制系统直接通信，无需额外的变送器。变送器已经集成在传感器表头中。所测得的电压，在传感器中直接被转换为 4…20 mA/HART® 信号，送入 SCADA 系统。
SMARTPAT 既可以在实验室中进行离线标定 — 标定数据直接保存在传感器中 — 也可以定期地对传感器进行现场标定。所以，没有必要将传感器从安装支架中取出。通过一个合适的接线盒（请参考右图），使用 HART FSK 调制解调器即可直接访问传感器。通过 FDT 框架平台（如，PACT ware™）和免费的科隆 DTM 软件，与传感器进行通信。在测点处，就可以将清洗后的传感器，浸入到氧化还原溶液中并进行标定。标定数据存储于传感器内，再将其安装到曝气池中。
客户利益
借助于 SMARTPAT ORP 1590，显著地帮助客户提升了工艺运行的安全性。微型化的电子部件集成于传感器中，不再需要外部的变送器，从而减少了测点故障的风险。在传感器内直接进行低阻抗的 4…20 mA/HART® 信号处理。这种新型的传感器理念，解决了传统变送器始终无法摆脱的困扰。
ZWAG 还从显著降低的采购、安装及维护成本中获益。并且不再需要成本高昂的屏蔽电缆，来保护微弱的电压信号。也无需每隔几年更换一次变送器。
传感器的标准化结构，适配于市场上大部分的安装附件。此外，SMARTPAT 技术支持快速的现场标定且无需变送器。客户仍可以根据需要进行离线标定。借助于 SMARTPAT 的各种附件和工具，在实验室条件下进行清洗、再生和标定，可以显著地提升传感器寿命。