科罗拉多的Littleton/Englewood污水处理厂在废水处理过程中通过高效地监测氨氮的浓度水平来优化水处理流程，除此外，该污水处理厂也具备了高效监测氯的浓度、溶解空气曝气的过程和测量溶解氧的能力。准确地测量这些参数对于优化处理时间和处理成本来说是非常重要的。

不断增加的人口、城市化和工业化进程迫使大城市需要采取更高效的废水处理技术。很多污水处理厂被要求严格遵守有关污水排放的管理规定。包括氨氮在内的多种参数的高效监测对于工业废水处理本身以及确保污水处理厂周边环境起到至关重要的作用。

由于氨氮在消毒处理过程中有可能引起非常严重的问题，并且在极端情况下可能使饮用水变得非常危险，因此氨氮是一个非常普遍的影响因素。氨氮在河水温度上升转化成非离子态的氨气气体时会对水生生物生长产生非常大的毒害作用。

1994年，氨氮的排放限值由科罗拉多州公共健康和环境部(CDPHE)发起并生效。CDPHE限定了污水处理厂必须遵守的每月排放平均值和每天的排放限值。污水处理厂必须遵循这些规定确保排放低于相关规定限值来满足排放许可并避免可能的罚金。连续、实时的氨氮监测可能是复杂而昂贵的，因此需要采取聪明的方案使整个过程更加简单，同时使相应的支出更为高效。

有效地连续监测

Littleton/Englewood污水处理厂于1977年建成，是科罗拉多州第三大公共设施。该污水处理厂接收Littleton和Englewood以及在它服务区域之内的21个较小的区县产生的废水。2009年，该污水处理厂耗资11亿美元使得具备5500万加仑/天的滴流式过滤器和带有后硝化和后反硝化能力的固体接触器的基建工程完工。先进的大型污水处理厂要求超过二级处理厂的要求，并必须在符合地方、州和联邦关于废水处理和排放方面适用的管理规定的前提下清除废水当中的氨氮。

从污水处理厂排出来的水会被排放到South Platte河，该河流被广泛用于娱乐和饮用水的来源，同时支撑着周围区域的多种生态系统。该河流被划分为一级娱乐方案并包含有非常多的、包括鲑鳟鱼在内的鱼类物种。考虑到有可能造成的危害，对氨氮浓度水平的连续监测是至关重要的。此外处理厂被要求采取其他的包括预消毒监测、曝气过程监测和溶解氧浓度的测量等多种监测方案。

多参数水质监测解决方案

为了确保以上这些参数的准确测量，Littleton/Englewood污水处理厂设置了一个流程来寻找能够满足多种要求的仪器。工厂运营部的过程控制管理者Greg Farmer解释说：“以往适用的溶解氧模型变得越来越落伍并且不再适合用于曝气池中溶解氧水平的控制。”多个产品接受了以同时在同一地点进行测试的方式进行的关于溶解氧水平监测提高产出的适用性评估。

IQ SensorNet 2020XT系统（如图1）提供了最为准确的数据并只需要最少的运行人员的管理。系统允许对分析测量进行客户化的处理并可以将最多20个传感器接入到一个和工厂内部计算机控制中心直接通信的传感器网络当中。工厂现在可以利用一个系统方案来管理含有多个传感器的网络并允许设备在需要的时候增加传感器使之“不断生长”。系统完成时，工厂可以在使用单一系统、提供最经济的运行和最低拥有成本的情况下完成范围广泛的多种应用。

该系统可以满足以下多种需求：

滤清返回氨氮

通过在曝气池中连续测量氨氮的含量。一个氨氮浓度的目标值被输入到SCADA系统当中并且滤清液泵的出力会不断调节变化使曝气池达到所期望的数值。通过监测和控制氨氮的量，输入到硝化流程的氨氮量始终被控制在目标范围内，这样可以提高氨氮转化为硝氮的效率。

预氯化消毒

IQ SensorNet对于污水厂的最重要的益处之一是来源于消毒过程。废水的氯化所产生的消毒作用对于接收废水的溪流以及下游的用户来说是必要的。Greg说：“为了获得最高的工作效率，在这一流程当中必须要维持一个特定的氨氮和氯之间的比率。”在进行消毒前氨氮的浓度会被传感器选择性地监测，同时这一数据会被输入到SCADA系统当中同预设的所希望的氨氮的浓度值进行对比。经校核的信息会被用于调节泵的输出，通过泵的运转可以将富含氨氮的水流通过旁路绕过硝化过程进行二级排放，这样就可以维持氨氮的含量处于所期望的程度并维持理想的氨氮和氯的比率。该技术确保了氯化流程的正常工作并在使氨氮的排放处于最低水平的同时保证工厂所排放的大肠杆菌达到很低的值。

溶气气浮增稠剂

在引入新仪器之前，工厂总是使用恒定剂量的聚合物在增稠溶气气浮增稠剂中的废活化污泥（WAS）和初沉污泥时以维持下层悬浮物处于一个可接受的程度。这导致了悬浮固体高于预期水平以及过度使用药剂。因此使用可靠的在线监测仪器来确保高效和节约能源的流程控制是至关重要的。下层的悬浮固体会被测量并且数据会被输入到SCADA系统。数值会与设定值进行比较并据此调整聚合物的计量。

小结

多传感器的IQ SensorNet的多功能的特性让Littleton/Englewood污水处理厂可以使用单一的系统解决多个问题，不仅显著地降低了成本，同时可以在整个工厂的范围内多个位置使用多个探头。这些设备基于被系统校核的信息可以自动作用于处理的工艺流程，显著地提高了工艺流程的处理速度。现在，即使是在冬天非常恶劣的气候条件下，工厂也可以使用泵将水从室外的现场输送到室内进行分析的仪器探头。

在污水处理厂成功地监测多个参数是非常必要的。连续和准确地监测确保污水处理厂对人群和环境来说是安全的同时符合特定的法律和规定。这意味着Littleton/Englewood污水处理厂需要一套可以准确监测多个参数的系统并符合1994年由CDPHE颁布生效的有关氨氮的限制。

在使用IQ SensorNet 2020XT之前，工厂所使用的设备需要大量的人力和时间来确保其正常运转。在引入新技术之后，工厂受益于这些仪器安装后只需要很少的人员。不像以前数据需要手工从现场取回，现在均在能共进行连续监测和控制的IQ SensorNet 2020XT系统之中自动完成。从多个传感器当中收集来的信息可以用来分析趋势和模式，可以了解到更精细的运行细节并进一步提高产出和效率。