污水處理過(guò)程的監視與控制系統由模型、傳感器、局部調節器和上位監控策略等4個(gè)部分組成。其中，傳感器是污水處理廠(chǎng)監控系統中最薄弱，也是重要、最基礎的環(huán)節。日益嚴格的污水排放標準導致了污水處理工藝流程和裝備的復雜化，對用于污水處理過(guò)程監視與控制的傳感器的性能也提出了更高的要求，促進(jìn)了污水處理領(lǐng)域傳感器技術(shù)的發(fā)展，一些適用于污水處理過(guò)程的新型傳感器相繼問(wèn)世。污水處理過(guò)程是復雜的生化反應過(guò)程，所涉及的儀器儀表種類(lèi)繁多，多數傳感器是污水處理過(guò)程所特有的，分別應用于不同的場(chǎng)合，反映一個(gè)或多個(gè)特定變量的狀態(tài)信息變化。 
　　污水處理工藝一般由機械處理、生化處理和化學(xué)處理構成，其中涉及液相、固相、氣相三種物質(zhì)成分。監視這些相態(tài)的儀表可以簡(jiǎn)單地分為通用型和特殊性?xún)纱箢?lèi)。
　　1、污水處理過(guò)程的通用儀表
　　通用測量?jì)x表包括溫度、壓力、液位、流量、pH值、電導率、懸浮固體等傳感器。
　
　　①厭氧消化過(guò)程由于常常實(shí)施溫度控制，溫度傳感器顯得更加重要。典型的溫度測量元件是熱電阻
　　②壓力測量值常常用作曝氣和厭氧消化過(guò)程的報警參數。
　　③液位測量用于水位監視，通常采用浮標、差壓變送器、容量測量、超聲水位檢測等方法測量。
　　④流量監測儀表主要有堪板、轉子流量計、渦輪式流量計、靶式計量槽、電磁流量計、超聲波流量計等。
　　⑤pH值是生化過(guò)程中的一個(gè)重要變量，更是厭氧消化和硝化過(guò)程的關(guān)鍵值，通常在污水處理廠(chǎng)都安裝有pH電極浸人污泥中，通過(guò)不同的清潔策略可以實(shí)現長(cháng)期免維護。對于具有高度緩沖能力的廢水，pH值測量對過(guò)程變化可能不敏感，因此不適合于過(guò)程監督與控制，這種情況可以用碳酸鹽測量系統代替。
　　⑥電導率傳感器用于監視進(jìn)水成分的變化，同時(shí)也是化學(xué)除磷控制策略的基礎。
　　⑦傳統的生物量測量是根據懸浮粒子對入射光的散射及吸光度進(jìn)行估計。隨著(zhù)靈敏的光檢測儀的出現，能夠自動(dòng)進(jìn)行光效應測量的傳感器得以問(wèn)世。大多數商業(yè)傳感器使用了一個(gè)發(fā)射低可視光或紅外光的光源，在這個(gè)區域內大多數介質(zhì)表現低吸光度。生物量濃度也可根據超聲波在懸浮物和微生物之間游離溶液的速度差確定。
　　2、厭氧消化過(guò)程中的傳感器
　　生物氣流量的測量在厭氧消化過(guò)程中得到廣泛采用，它可以表示反應器的總體活性。近年來(lái)一些專(zhuān)用技術(shù)被用來(lái)監視氣體成分。典型的實(shí)驗室方法是洗瓶分離方法，根據進(jìn)瓶前和出瓶后的流量比可以確定氣體成分。例如，堿洗瓶將能夠收集所有的C02、H2S而允許CH4通過(guò)。更專(zhuān)業(yè)的氣體分析儀可以直接監視氣體成分含量，如紅外吸收測量?jì)x用來(lái)確定C02和CH4含量，專(zhuān)用氫分析儀也已基于化學(xué)電源研制而成。氣相H2S測量?jì)x可以通過(guò)監視硫化物對鉛剝離的反應來(lái)確定H2S含量。
　　基于氣體分析的監視系統的主要問(wèn)題是不能直接預測液相中相應氣體的濃度。可以直接測量溶解氫的浸入式傳感器已經(jīng)研制成功。燃料電池是此種傳感器的核心。H2S和CH4的直接測量?jì)x器至今未見(jiàn)報道。
　　pH測量不容易對不平衡厭氧消化槽進(jìn)行檢測，特別是當混合液的堿度高時(shí)。這種情況下可對混合液體中C02和碳酸鹽進(jìn)行測量。堿度主要取決于碳酸鹽緩沖物，因此常常被用于厭氧消化的控制策略中。碳酸鹽監視器已被開(kāi)發(fā)應用于實(shí)際厭氧消化過(guò)程。
　　估計碳酸鹽堿度的基本原理有兩個(gè)。其一為滴定法，先進(jìn)的在線(xiàn)滴定傳感器可以同時(shí)監視氨、碳酸鹽等不同的成分。對堿度進(jìn)行在線(xiàn)確定的另一方法基于對樣品酸化而得到的氣態(tài)C02的定量。可以采用氣體流量計測量所產(chǎn)生的氣體的體積。
　　所有的生物活性都可用熱量的產(chǎn)生來(lái)表征。通過(guò)熱量計對熱量的測量可以直接洞察生物過(guò)程變化。污水處理過(guò)程優(yōu)選的是流量熱量計。
　　揮發(fā)性脂肪酸(VFA)是厭氧消化過(guò)程重要的中間產(chǎn)物。他們的聚集會(huì )引起pH值的降低而導致過(guò)程厭氧消化過(guò)程的失敗。通常通過(guò)VFA濃度監視作為過(guò)程性能指示，但很少實(shí)施在線(xiàn)傳感器。先進(jìn)的測量?jì)x器包括氣相色譜儀或高壓液相色譜儀。傅立葉變換紅外光譜儀(FT-IR)作為在線(xiàn)多參數傳感器可以同時(shí)提供COD、TOC、VFA等參數的測量。FT-IR不需要添加任何化學(xué)品，且只需要很少的維護，但其校準比較困難。更具可靠性的測量是采用滴定計通過(guò)兩步滴定或滴定反滴定提供采樣中的VFA含量。
　　生物傳感器近年來(lái)在污水處理行業(yè)得到發(fā)展應用。VFA分析儀可以決定消化液體中VFA濃度；MAIA生物傳感器可對代謝活性進(jìn)行測量；RANTOX生物傳感器用于檢測即將來(lái)臨的有機物過(guò)載及毒性負載。
  　3、活性污泥過(guò)程中的傳感器
　　氧在活性污泥過(guò)程中起著(zhù)非常重要的作用，且相關(guān)的曝氣費用約占全部運行費用的40%,因此氧傳感器成為廢水處理廠(chǎng)較廣泛的測量監視儀表。氧測量基于液體中擴散氧的電化學(xué)反應。溶解氧(DO)傳感器是可靠準確的測量?jì)x表，但必須謹慎選擇合適的測量位置，并防止結垢。目前自動(dòng)清潔系統已經(jīng)相當普遍，一些裝備清潔系統并可進(jìn)行自校準的溶解氧傳感器已有應用。DO傳感器被廣泛用于曝氣過(guò)程的控制，節省了大量投資，所獲得的信息也可用于監視任何活性污泥處理過(guò)程。
　　呼吸量是對活性污泥呼吸速率的測量與解釋?zhuān)x為在單位時(shí)間內單位體積活性污泥中微生物所消耗的氧。它是表征廢水和污泥動(dòng)力學(xué)的常用工具。呼吸計實(shí)質(zhì)上是一個(gè)反應器，測量結果易受實(shí)驗條件變動(dòng)的影響。