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第1章 测量仪表的基本知识1

1.1 概述1

1.2 测量仪表的构成1

1.3 测量误差和仪表的品质指标1

1.3.1 测量仪表的误差1

1.3.2 测量仪表的品质指标2

1.3.3 污水处理厂通常需要在线测量的工艺参数4

第2章 污水处理在线检测的指标6

2.1 有机物综合指标COD、BOD及TOC6

2.1.1 化学需氧量6

2.1.2 生物化学需氧量7

2.1.3 总有机碳8

2.1.4 BOD、COD和TOD之间的相关性8

2.2 固体浓度与沉降性10

2.2.1 固体悬浮物10

2.2.2 污泥浓度MLSS11

2.2.3 挥发性污泥浓度MLVSS11

2.2.4 污泥沉降比SV％11

2.2.5 污泥体积指数SVI12

2.3 氮和磷12

2.3.1 总氮TN12

2.3.2 氨氮12

2.3.3 硝酸盐和亚硝酸盐13

2.3.4 有机氮13

2.3.5 可溶性正磷酸盐14

2.3.6 总磷TP14

2.4 溶解氧与呼吸速率14

2.4.1 溶解氧DO14

2.4.2 呼吸速率OUR16

2.5 生物毒性17

2.5.1 基于传统水生生物的毒性指标17

2.5.2 基于发光细菌的毒性指标18

2.6 其他常用指标19

2.6.1 pH19

2.6.2 碱度20

2.6.3 氧化还原电势21

2.6.4 有机酸22

2.6.5 流量、压力与温度23

第3章 污水处理在线检测仪器24

3.1 温度的检测24

3.1.1 温标25

3.1.2 标定27

3.1.3 测温方法分类及其特点27

3.1.4 新型温度传感器及其测温技术33

3.1.5 光纤测温34

3.2 流量的检测35

3.2.1 超声波流量计测量原理35

3.2.2 电磁流量计44

3.2.3 涡轮流量计原理及应用46

3.2.4 明渠流量计51

3.2.5 转子流量计54

3.3 pH值检测55

3.4 氧化还原电位检测62

3.4.1 概述62

3.4.2 氧化还原电位的电极64

3.4.3 应用举例64

3.5 溶解氧检测65

3.5.1 概述65

3.5.2 电极法66

3.5.3 比色检测法68

3.5.4 荧光检测法68

3.5.5 溶解氧仪实例70

3.6 呼吸速率测定71

3.6.1 呼吸速率测定的发展71

3.6.2 呼吸速率测量方法72

3.6.3 常用于呼吸速率测量的仪器74

3.6.4 呼吸测量方法的应用75

3.6.5 研究模型参数75

3.6.6 工艺优化控制79

3.6.7 呼吸速率测量仪的改进和局限80

3.7 COD在线检测80

3.7.1 化学法COD测定81

3.7.2 光谱法COD测定83

3.7.3 其他COD在线测定方法的发展86

3.7.4 COD在线测量中应注意的一些问题86

3.7.5 COD在线检测仪87

3.8 BOD的在线测量90

3.8.1 概述90

3.8.2 测定原理90

3.8.3 测定方法和仪器92

3.8.4 哈希公司的BOD Trak分析仪94

3.9 TOC的在线测定95

3.9.1 TOC测定方法96

3.9.2 TOD自动测量仪98

3.9.3 TOC的检测实例98

3.9.4 干扰物质对TOC的影响99

3.9.5 TOC的连续测定法99

3.9.6 TOC连续测定装置的维护管理101

3.10 污水液位及污泥界面位置的在线测定102

3.10.1 液位及污泥界面的测量原理103

3.10.2 实际应用案例107

3.11 浊度的测定112

3.11.1 浊度112

3.11.2 透过光-散射光比较测定法115

3.11.3 表面散射测定法118

3.12 悬浮物的测定123

3.12.1 概述123

3.12.2 浊度计123

3.12.3 过滤质量法的SS测定装置123

3.12.4 过滤质量法SS测定装置的优缺点126

3.13 氨氮的测定126

3.13.1 概述126

3.13.2 靛酚法126

3.13.3 隔膜式氨电极法127

3.13.4 基于人工嗅觉的检测方法130

3.13.5 分析装置实例133

3.14 总氮（TN）的测定138

3.14.1 测定原理138

3.14.2 仪器构成及技术要求140

3.15 总磷的测定141

3.15.1 总磷的测定原理142

3.15.2 仪器构成及技术要求143

3.15.3 仪器维护144

3.16 生物毒性的在线检测145

3.16.1 基于鱼类的生物毒性在线测定技术145

3.16.2 基于发光细菌的生物毒性在线监测技术146

第4章 数据采集与通信150

4.1 概述150

4.1.1 自动检测技术150

4.1.2 自动检测系统150

4.1.3 自动化系统的组成151

4.2 数据采集系统151

4.3 数字通信152

4.3.1 通信媒介152

4.3.2 数据传输153

4.4 HART通信系统153

4.5 串行接口标准154

4.5.1 简介154

4.5.2 RS-232串行接口标准155

4.5.3 RS-422与RS-485串行接口标准156

4.6 现场总线158

4.6.1 简介158

4.6.2 不同的标准158

4.7 工业以太网159

4.7.1 以太网简介159

4.7.2 工业以太网161

4.8 通信协议162

4.8.1 定义162

4.8.2 MODBus通信协议163

4.8.3 MODBus功能码简介164

4.8.4 MODBus协议的软件实现168

第5章 测量仪表的日常维护与管理171

5.1 概述171

5.1.1 档案资料管理171

5.1.2 日常维护、保养及检修171

5.1.3 仪表设备的防护172

5.2 仪器的选型、安装与调试173

5.2.1 仪器仪表的选型173

5.2.2 在线仪器的安装174

5.3 仪器的校准174

5.3.1 pH计及电极的校准174

5.3.2 电导仪校准175

5.3.3 溶解氧仪的校准175

5.3.4 浊度仪校准175

5.3.5 BOD仪校准175

5.4 误差的修正176

5.4.1 误差的产生与分类176

5.4.2 系统误差的数字修正方法176

5.4.3 用神经网络修正系统误差179

5.5 仪器仪表故障的分析180

5.5.1 仪器仪表故障的一般规律180

5.5.2 故障处理的一般方法181

5.5.3 流量系统的故障判断181

5.5.4 电动执行器的故障分析183

5.6 仪器仪表的使用与维护185

5.6.1 电导仪的使用与维护186

5.6.2 pH计的使用与维护186

5.6.3 COD测定仪（电位滴定法）的使用与维护187

5.6.4 TOC测定仪的使用与维护189

第6章 水质在线监测仪器的应用191

6.1 广州某污水处理厂的在线仪器监测系统191

6.1.1 进水水质的监测191

6.1.2 生物处理运行参数的监测192

6.1.3 出水水质的监测193

6.2 基于在线监测数据的化学除磷加药量的优化控制193

6.3 种测量污泥浓度的新型光学传感器以及其在污泥处理中的应用197

6.4 运用在线监测仪器和智能运行软件对运行状况进行诊断与控制200

6.4.1 在线水质分析仪器在污水处理厂的设置201

6.4.2 现场数据的采集202

6.4.3 水质参数采集用于ASM2D模型的校正203

6.4.4 基于在线仪器的实时模拟204

6.4.5 基于在线仪器的实时诊断205

参考文献207