主街水再生處理廠（佛羅里達(dá)州蓋恩斯維爾市）的員工曾經(jīng)在維持廠內(nèi)兩個1.3百萬加侖（4900立方米）的好氧消化池的最佳溶解氧（DO）濃度時遇到麻煩。為了控制表面曝氣機(jī)的啟動以及保證合適的DO濃度，員工逐漸依賴消化池內(nèi)DO濃度的測定。但是，為了保證DO探頭正常工作，需要經(jīng)常性的清洗和重新校準(zhǔn)DO探頭，這一方面花費了員工大量的時間，另一方面也導(dǎo)致維護(hù)費用很高。
因此，由蓋恩斯維爾地區(qū)公共事務(wù)機(jī)構(gòu)（GRU）所有和運行的7.5百萬加侖（28,400立方米）/天的處理廠開始尋找改進(jìn)DO監(jiān)測的方法。在2003年佛羅里達(dá)水資源展覽會上，主街處理廠的首席員工喬治?洛馬克斯得知了采用熒光法溶解氧（LDO）技術(shù)的新的DO測量方法。雖然抱著懷疑的態(tài)度，但是為了尋找一個解決方法，洛馬克斯決定在傳統(tǒng)膜式DO測量出現(xiàn)問題最多的消化池中使用LDO探頭，并以此作為評價其性能的基礎(chǔ)。
在此具有挑戰(zhàn)性的工作環(huán)境下，熒光探頭的可靠表現(xiàn)達(dá)到了商家所描述的預(yù)期效果。而且其讀數(shù)和手持DO測試儀的讀數(shù)非常一致，所以第二個LDO探頭很快被安置于另外一個消化池中。
員工測量DO時面臨的困境
主街處理廠的好氧消化池設(shè)計能力為最優(yōu)運行時達(dá)到33％的固體去除率，正常運行時達(dá)到28％的固體去除率。但是，因為水中氧的溶解性和水溫及壓力有關(guān)，而員工又無法改變外部環(huán)境，所以只能通過人工鼓入空氣（或純氧）來保證微生物的生產(chǎn)力。
主街的老表面曝氣機(jī)額定功率只有100馬力（75千瓦），在啟動時經(jīng)常會被濃縮的固體物質(zhì)所阻礙。而且，曝氣機(jī)的經(jīng)常性運行不僅消耗過多的能量而且會過量曝氣導(dǎo)致微生物的死亡。因此，員工得到消化池中DO的正確測量數(shù)據(jù)對提高曝氣效率至關(guān)重要。
但不幸的是，主街處理廠的傳統(tǒng)膜式DO傳感器經(jīng)常失效，每2個月就需要更換。而且，員工不得不每周清洗和重新校正傳感器以保證其測量準(zhǔn)確（很多電化學(xué)傳感器與生俱來的需求）。如此繁重的維護(hù)需求以及令人擔(dān)憂的精確度，破壞了DO測試的可靠性也使得DO測量值不能輸入到廠內(nèi)監(jiān)控和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)中從而無法實現(xiàn)消化池的自動曝氣控制。
LDO解決方法
熒光DO探頭的測量基于傳感器覆蓋的獨特的熒光材料，內(nèi)置二極管發(fā)射藍(lán)光激發(fā)此材料使之產(chǎn)生紅色激發(fā)光，激發(fā)光被傳感器測定。氧氣濃度與傳感器材料從激發(fā)態(tài)變回非激發(fā)態(tài)的時間呈負(fù)相關(guān)（見下面框內(nèi)說明）。
為什么LDO傳感器比膜式DO傳感器好？
Probe：探頭；Sensor：傳感器；LED：發(fā)光二極管；Photo Diode：光電二極管；
采用熒光溶解氧（LDO）技術(shù)，探頭傳感器被激發(fā)的熒光材料在回到非激發(fā)態(tài)時發(fā)射光，發(fā)射光的速率與氧氣濃度成比例。
Fe：鐵；Ag：銀；Anode：陽極；Cathode：陰極
膜式溶解氧（DO）技術(shù)基于氧氣在一個電極上的消耗及其產(chǎn)生的通過該電極到第二個電極的電流。電流的大小與電解液中的氧氣濃度成比例。
* 非電化學(xué)的LDO傳感器不消耗氧氣。膜式傳感器的氧氣消耗會產(chǎn)生污垢而且氧氣的梯度會使響應(yīng)變慢。
* LDO傳感器不像膜式探頭那樣當(dāng)電極和電解液逐漸消耗時就會產(chǎn)生漂移。
* LDO傳感器不使用在消化池中很容易被破壞或者被硫化氫污染形成污垢的脆弱的膜。即使在氧氣平衡下操作的極譜型DO單元中，膜上也會慢慢形成污垢。LDO傳感器即使被刮擦或者刺穿，仍然能正常工作，而且也不會受到硫化氫的影響。
* LDO探頭將員工從膜式探頭所需的繁重的清洗和校正工作中解放出來。
* LDO探頭保證穩(wěn)定精確的讀數(shù)，從而可以輸出到變頻器，可編程序邏輯控制器，或者監(jiān)控和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)中進(jìn)行無需人工的實時自動控制。
主街處理廠的最初經(jīng)驗表明此探頭所需的維護(hù)比膜式探頭少得多。實際上，探頭已經(jīng)安置了一年而并不需要維護(hù)。GRU的員工非常高興的發(fā)現(xiàn)LDO探頭不需每周進(jìn)行校正和清洗，而且探頭使用的時間越長節(jié)省的錢就越多。于是在主街處理廠，一個成功導(dǎo)致另外一個成功，很快主街處理廠的3個曝氣塘以及它的14.9百萬加侖（56400立方米）/天的喀納帕哈水再生處理廠的兩個曝氣塘都安裝了類似的LDO探頭。
因為采用了LDO技術(shù)，GRU員工每處理百萬加侖（3785立方米）的水所節(jié)省的電費多于20美元，現(xiàn)在他們在DO測量方面有足夠的信心可以將其傳輸?shù)阶詣涌刂奇溨小６遥琇DO探頭還將員工從膜式傳感器所需的繁重的維護(hù)工作中解放出來。維護(hù)需求的減少和自動控制的增加也在一定程度上導(dǎo)致GRU在四個員工正常離崗后不需換上新的員工。總的來說， LDO探頭的使用所帶來的曝氣自動控制的增加降低了兩個工廠人員和能量的消耗，節(jié)省值多于每年350,000美元。
結(jié)果得到承認(rèn)
因為LDO探頭不使用膜、電極和電解液，主街和喀納帕哈處理廠的員工再也不必每周清洗和校準(zhǔn)DO傳感器以及每2個月更換膜了。實際上，LDO探頭在需接受檢查之前的服務(wù)時間長達(dá)一年。在本文印刷時，探頭在2年多的服務(wù)時間里沒有出現(xiàn)任何明顯的操作或維護(hù)問題。11月，美國環(huán)保局承認(rèn)了GRU員工在示范新型和杰出的污水處理和污染減量實踐方面的成效，并因其每天5噸（4.5公噸）以上的干生物固體處理的示范性生物固體管理成果而授予其2004年“EPA地區(qū)4獎”。GRU節(jié)省的大量能量和榮獲的EPA獎在很大程度上歸功于其使用了維護(hù)需求低的LDO探頭進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。
