3水污染源自动监测设备部分

污染源在线监测仪器培训特邀专家邹舒觅高级应用工程师2目录•污染源仪表综述•COD–铬法、UV法、TOC等•氨氮–气敏电极法、逐出法等•采样器•流量计–机械、电磁、声学等3污染源应用综述•参数：CODcr、氨氮、流量为主•特点：针对排污企业测量废水中的污染物，以有机物为主•目的：控制企业污染物排放量、控制流域排污总量、环境执法等4济南污染源项目现场5COD在线分析仪UV有机物在线分析仪比色法氨氮在线分析仪气敏电极法氨氮分析仪TOC分析仪便携流量计采样器COD铬法CODUV法CODTOCCOD背景知识COD？化学需氧量(ChemicalOxygenDemand)是指水体中易被强氧化剂氧化的还原性物质所消耗的氧化剂的量，结果折成氧的量，以mg/L计。还原性物质主要是有机物，组成有机化合物的碳、氮、硫、磷等元素往往处于较低的化合价态。有机化合物在生物降解过程中不断消耗水中的溶解氧而造成氧的损失，空气中的氧气无法及时补充水中的氧气，从而破坏水环境和生物群落的生态平衡，并带来不良影响。有机物厌氧缺氧水体污染COD铬法COD经典原理的全新应用COD测量经典原理水样、重铬酸钾、硫酸银（催化剂使直链脂肪族化合物氧化更充分）和浓硫酸的混合液在消解池中被加热到175°C。在此期间铬离子作为氧化剂从VI价被还原成III价而改变了颜色，颜色的改变度与样品中有机化合物的含量成对应关系，仪器通过比色换算直接将样品的COD显示出来。其它无机物如：亚硝酸盐、硫化物和亚铁离子将使测试结果增大，将其需氧量作为水样COD值的一部分是可以接受的。抗干扰：主要干扰物为氯化物，加入硫酸汞形成络合物去除。干扰：硫酸汞(HgSO4)mercurysulfate重铬酸钾(K2Cr2O7)potassiumdichromate提高重铬酸钾的氧化能力氧化反应过程的催化剂强氧化剂硫酸(H2SO4)sulfuricacid硫酸银(Ag2SO4)silversulfate氯离子干扰的抑制剂或隐蔽剂铬法COD使用的试剂11主要参数测试量程：10…5,000mg/l检测下限：8.1mg/l分辨率：1mg/l精确度：100mg/l:10%读数；100mg/l:±6mg/l测试间隔：可调典型应用：污染源污水排放监测、市政污水处理厂进出水水质监测。经典原理的应用消解系统取样系统定量系统校准清洗监测系统安全面板13消解系统采用强氧化剂和高温175°C进行COD消解。根据实际水质可调整反应时间设置以保证100%氧化，确保测试可靠。可靠的设计使消解和测量共用测量池，从而避免了因消解与测量分开进行操作时带来的误差。活塞泵取样系统创新采用活塞泵——替代传统的蠕动泵不与样品和试剂直接接触，维护量少，可靠性提高。不挤压泵管，不需经常更换泵管，降低运行成本。15光学定量系统光学定量水样/试剂，提高定量精度，在关键因素上保证了测试的准确性。16校准清洗仪器内置三档量程。0-500mg/l;100-1500mg/l;1000-5000mg/l每档量程有相应的校准数据，当测试值超过某一量程时，自动进行下一量程的校准，保证测试准确。自动清洗系统可按用户选定间隔采用热酸清洗样品流经的所有管路，避免误差。17监测系统自我监测泄露系统：当系统管路出现泄露现象时，通过湿度感测仪器立即停止工作并报警，以保证人员和环境的安全。仪器持续监测系统的运行状态，使用户随时了解仪器的工作情况避免错误的测试结果。----完善的自我监测系统,保障系统的正常运行以及人员和环境的安全。18安全面板由于仪器内部有强酸、剧毒液体和高温（175°C）高压部件，精心设计了让用户倍感放心的安全面板。该透明面板只有在Service菜单下且仪器处于初始状态（消解池清空、常压、常温）才能开启。安全面板未安装妥当，则仪器拒绝工作并给予提示。------尽善的安全防护设计19其他功能仪器自动存储数据。LCD屏幕上显示图表曲线。通过服务端口连接PC可进行数据备份或进行数据分析。仪器提供0/4-20mA模拟输出，2路继电器(可定义仪器状态)输出。配备标准MODUBUSRS485，可选PROFIBUS，可实现双向通讯和远程控制。20运行维护主机构成1.托盘2.试剂3.安全面板4.进样口5.电源6.信号/控制线进口7.箱体8.服务接口(RS232)9.LCD显示器10.键盘11.门分析单元①活塞泵②计量管③组合阀④下液位计量光度计⑤上液位计量光度计⑥光度计⑦消解单元试剂24接入试剂重铬酸钾硫酸零点标准液硫酸汞标准液25拆除安全面板26操作软件仪器最后的测量值显示日期、时间和消解时间显示当前的状态显示当前的时间和日期27操作软件仪器的所有功能都由软件控制。通过显示屏右边的4个功能键和4个图形键进行操作。如果用户按住F1-F4键中的任一个键保持3秒钟，显示屏就会从测量状态切换到主菜单界面.28管路清洗为了避免仪器管路堵塞，当仪器停止运行超过48小时，必须用蒸馏水冲洗整个系统。1、关掉样品流；2、按住F1－F4四个功能键中的任意一个，保持3秒种，进入主菜单；3、选择＋SERVICE（＋维护）菜单，并拆卸安全面板；4、逐个旋开所有试剂瓶上的螺旋帽（旋上原装瓶盖，以免危险发生和灰尘进入），把所有的试剂管线放入一个装有蒸馏水的大玻璃烧杯中；5、选择[flush]（冲洗）功能。6、冲洗过程结束后，把所有的试剂管线从玻璃烧杯中取出；7、再次选择[flush]（冲洗）功能；8、最后，从阀门上拆下软管，重新安装上安全面板，拔掉仪器主电源。29日常维护每2周：-检查管路是否漏液，是否需要清洗：计量试管、消解试管、废液排放管。每4周:-更换试剂，根据实际需要。每3个月：-更换样品导管、废液导管。每6个月：-更换废液排放管。每12个月：-更换计量试管密封圈、消解试管密封圈、活塞。每24个月：-所有的管路、消解试管、活塞泵。注：以上维护量是基于仪器连续测量，消解时间为30分钟，每天校准一次。30UV法有机物分析仪测量参数：SAC（特别吸光系数）COD（换算结果）BOD（换算结果）TOC（换算结果）DOC（换算结果）31UVASsc测试原理•光吸收系数（SpectralAbsorbanceCoefficient，简称SAC），是指有机物对紫外光的吸收系数。在254nm的紫外光下的吸收系数通常可写作SAC254，它和TOC、COD、BOD等常用有机物控制指标之间有趋势相关。•计算公式如下：SAC254=[A/b]×D式中，UV254--UV值，cm-1；b--比色皿光程，cm；A--实测的吸光度；D--稀释因子，由不含有机物清洗水的稀释引起（=最终水样量/初始水样量）。工作原理测量波长：254nm，参比波长：550nm，去除色度、浊度干扰。探头中光源发出的光线穿过狭缝，其中部分光线被狭缝中流动的样品所吸收，其它的光线则透过样品，到达探头另一侧的分光器，被一分为二，50%的光线由样品检测器检测，另50%的光线由参比检测器检测。仪器通过比较两个检测器的信号，就可以计算出“特别吸光系数”。光路图33•国际通用技术，经过验证的、高精确的紫外光吸收方法•在线连续检测，没有滞后；•无需样品预处理•无需取样设备•不需要使用化学试剂，维护量极低，运行费用很少；•自动清洗和自诊断功能；•符合新的环保部推荐标准：HJ/T191-2005技术特点34仪器组成一套完整的仪器包括：控制器、探头和安装附件控制器+探头+安装附件或或浸没式流通式SC100SC100035技术指标量程范围与探头光程相关，光程越小量程越大。36浸入安装方式•浸入式安装要求如下：–探头浸没于水中，与水流平行。–探头与池壁要保持足够的距离防止探头损坏。–探头的测量狭缝要朝向左侧或者右侧。狭缝不要朝上，否则会导致泥沙聚集。狭缝不要朝下，否则会产生气泡。–使用90度适配器。37流通池安装方式•1为传感器•2为流通池•3为传感器电缆（如图所示，多余的电缆存储在内部面板中）•4为水样排放口•5为水样进口•6为流通池排放口38基本的运行维护工作•每周检查测量光路，如果脏了，则清洗光路。•根据环境情况，决定是否进行比对校准。•擦拭器可运行50，000次，当计数器为0时，及时更换擦拭器。TOC是什么？Totalorganiccarbon(TOC)，总有机碳，是以碳的含量表示水体中有机物质总量的综合指标。由于一切有机物都含碳元素，加之TOC的标准测定方法采用燃烧法，因此可以将有机物全部氧化，它比BOD、COD更能直接表示有机物的总量，因此常常被用来评价水体中有机物污染的程度。401、酸化阶段：通过酸化和载气喷射从水样中去除TIC和POC气体TOC测量常用方法2、氧化阶段：把水样中的有机碳全部氧化成二氧化碳(CO2)和其它气体。现在主要的氧化技术有以下几种:高温催化氧化(HTCO)：680度高温催化氧化光氧化（紫外光）：紫外光氧化，仅限于超纯水热化学氧化：氧化剂（过硫酸盐）+加热光氧化+化学氧化：紫外光氧化+过硫酸盐氧化电解氧化：电解氧化，纯水、超纯水3、检测阶段：检测和定量技术主要有两种，电导率检测，应用于纯水、超纯水为主，制药行业CO2检测，NDIR（非分散红外）检测器检测41紫外氧化法的限制•水中TOC浓度过高时，当浓度超过一定得限度，则TOC分析仪无法测出其浓度，甚至无法测出超量程结果，而是读出一个较低的测量结果。42TOC在线分析仪测量原理：样品进入多通道进样阀的进样系统，首先被酸氧化，除去TIC；样品又通过蠕动泵进入燃烧室，专利技术的大体积燃烧炉，里面放了铂催化剂具有大的表面积，减少了氧化时间，燃烧出来的CO2和水被水汽分离装置分开，被分离的CO2气体被送进非发散红外检测器，红外检测器对CO2的检测有良好的检测灵敏度和线性度。特点：连续分析，不间断的测量模式保证监测无盲点TOC在线分析仪大面积燃烧炉，延长维护周期、防止管路堵塞简单的样品分配系统被动式冷却系统，避免了复杂的热管理实用、专利的高温反应系统工业应用设计，适用恶劣环境先进的诊断功能用于分析仪保护符合ISO8245,EN1484,EPA415.1或标准方法5310B.44仪器分析流程图1.进样管6.反应器2.泵头（取样、稀释、加酸）7.取样管3.多管噴頭8.GLS气液分离器4.泵头（冷却水、废液）9.红外检测器5.重取样装置45大体积燃烧炉•方便维护和维修•延长保养周期(3个月以上)46水样与试剂接口47技术指标测量范围：0-25至20000mg/L检测下限：0.1mg/L准确度：±5%符合ISO8245,EN1484,EPA415.1或标准方法5310B.48连续分析•反应时间:8min(连续分析)•可有效监测各时间点TOC的变化，不会有盲点49试剂：量程标准液：邻苯二甲酸氢钾（KHP）,2.12g/l=1000ppmTOC零点标准液：去离子水，小于50μg/LTOC酸溶液：0.2MHCl（酸化后水样pH小于3）清洗液:5%NaOCl/家用漂白粉或10%HCl或5%丙酮TOC分析仪试剂50维护保养维护内容频率备注试剂1-2个月触媒3个月-1年根据使用情况而定泵管3个月初级校准3个月每次更换泵管手动校准1个月红外检测器校准1年COD原理对比52重铬酸钾法光谱（UV）分析法高温燃烧氧化法电化学法国标方法是不是不是不是计量认证有有有没有原理使用重重铬酸钾做氧化济,在一定条件下氧化水样当中的有机物，通过光度计比色测量出COD的值水样中特定的溶解态有机物对特定波长的紫外光有强吸收，测量吸光度后再通过相关性转换成COD值将处理完后的定量水样燃烧，使用红外测定其生成的CO2浓度算出TOC值，进而再通过相关性转换成COD值水样与电解液定量进入测量池时，有机物在PBO2工作电极表面所产生的氢氧基(OH)所氧化，根据氧化过程所消耗电流值换算出COD值测量周期20分钟1~30分钟8—10分钟8—15分钟准确性＞100mg/L：≤读数的±10%准确度非常高＜100mg/L：≤±6mg/L约