1、2.1自動監(jiān)測系統(tǒng),2.1.1自動監(jiān)測系統(tǒng)的分類及優(yōu)缺點 （1）自動監(jiān)測系統(tǒng)的定義： 是一套以在線自動分析儀器為核心， 運用現(xiàn)代傳感技術(shù)、 自動測量技術(shù)、 自動控制技術(shù)、 計算機技術(shù)、 以及相關(guān)的專用分析軟件和通訊網(wǎng)絡(luò)等組成一個綜合性的在線自動監(jiān)測體系。,第二章 在線監(jiān)測儀器原理與操作,2.1自動監(jiān)測系統(tǒng),2.1.1自動監(jiān)測系統(tǒng)的分類及優(yōu)缺點 （2）自動監(jiān)測系統(tǒng)的意義： 實現(xiàn)水質(zhì)的實時連續(xù)監(jiān)測和遠程監(jiān)控 達到及時掌握主要流域重點斷面水體的水質(zhì)狀況; 預(yù)警預(yù)報重大或流域性水質(zhì)污染事故; 解決跨行政區(qū)域的水污染事故糾紛; 監(jiān)督總量控制制度落實情況、排放達標情況等目的。,2.1自動監(jiān)測系統(tǒng),2.1.

2、1自動監(jiān)測系統(tǒng)的分類及優(yōu)缺點 （3）自動監(jiān)測系統(tǒng)的分類： 地表水質(zhì)自動在線監(jiān)測系統(tǒng) 污染源水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng),2.1自動監(jiān)測系統(tǒng),現(xiàn)場機,上位機,傳輸網(wǎng)絡(luò),2.1.1水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng) (4)自動監(jiān)測系統(tǒng)的組成,由對污染源主要污染物排放實施在線自動監(jiān)控（監(jiān)測）的自動監(jiān)控監(jiān)測儀器設(shè)備和監(jiān)控中心組成污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)從底層逐級向上可分為現(xiàn)場機、傳輸網(wǎng)絡(luò)和上位機三個層次。上位機通過傳輸網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場機交換數(shù)據(jù)、發(fā)起和應(yīng)答指令。,2.1自動監(jiān)測系統(tǒng),2.1.2自動監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計思路對監(jiān)測結(jié)果的影響 （1）自動監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計： 監(jiān)測站位的選擇（優(yōu)化布點） 采樣方式的選擇（采樣） 監(jiān)測項目的選擇 分析方法的選

3、擇 監(jiān)測設(shè)備選型 數(shù)據(jù)傳輸方式的選擇,2.1自動監(jiān)測系統(tǒng),2.1.2自動監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計思路對監(jiān)測結(jié)果的影響 （1）自動監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計： 監(jiān)測站位的選擇-代表性 采樣方式的選擇-代表性 監(jiān)測項目的選擇-常規(guī)項目參考國家規(guī)定， 常測項目有：COD、高錳酸鹽指數(shù)、TOC、氨氮、總氮、總磷。,2.1自動監(jiān)測系統(tǒng),2.1.2自動監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計思路對監(jiān)測結(jié)果的影響 （1）自動監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計： 分析方法的選擇-分析方法可分為國家標準分析方法、統(tǒng)一分析方法和試用分析方法。選擇分析方法時以國家標準方法為主，其他方法為輔，首先應(yīng)考慮方法的可靠性和穩(wěn)定性，其次在考慮方法的先進性性和實現(xiàn)的成本。 監(jiān)測設(shè)備選型-質(zhì)量好

4、、售后服務(wù)好、運行成本低、采用標準的分析方法 數(shù)據(jù)傳輸方式的選擇-長期可靠運行、安裝方便、運行成本、傳輸速度等,2.1自動監(jiān)測系統(tǒng),2.1.3自動監(jiān)測系統(tǒng)的基本分析原理對監(jiān)測結(jié)果的影響 從分析原理上分，常用的分析方法主要有 （1）化學(xué)光度法 （2）化學(xué)滴定法 （3）電化學(xué)法（電極法） （4）燃燒法,自動監(jiān)測系統(tǒng)常用的分析方法的原理及特點,自動監(jiān)測系統(tǒng)常用的分析方法的原理及特點,水質(zhì)連續(xù)自動監(jiān)測項目及方法,2.1自動監(jiān)測系統(tǒng),2.1.4自動監(jiān)測系統(tǒng)的操作使用 操作前應(yīng)認證閱讀相關(guān)說明書和進行相關(guān)的培訓(xùn)，應(yīng)特別注意儀器操作的注意事項和維護保養(yǎng)周期、方法。,2.1.5自動監(jiān)測系統(tǒng)分析曲線的標定 標定

5、的方法： 在量程范圍內(nèi)，用監(jiān)測儀器測量已知濃度的標準物質(zhì)，然后將標準物質(zhì)濃度和電信號作為數(shù)據(jù)存下來，通過測量不同濃度的標準物質(zhì)，可以得到不同的數(shù)據(jù)對，這些數(shù)據(jù)對可以擬合為一條工作曲線。,2.2 水質(zhì)連續(xù)自動監(jiān)測儀器原理,一般指標（水質(zhì)常規(guī)五參數(shù)監(jiān)測方法）,2.2水質(zhì)連續(xù)自動監(jiān)測儀器原理,一般指標（水質(zhì)常規(guī)五參數(shù)監(jiān)測方法）,水溫的測定通常采用溫度傳感器法。測量水溫一般的感溫元件如鉑電阻、熱敏電阻做傳感器。 將感溫元件放入被測水中，并接入平衡電橋的一個臂上；當水溫變化時，感溫元件的電阻隨之變化，則電橋平衡狀態(tài)被破壞，有電壓信號輸出，根據(jù)感溫元件電阻變化值與電橋輸出電壓變化值的定量關(guān)系實現(xiàn)水溫的測量

6、。,1.水溫,2. pH計 pH測定方法主要有： 玻璃電極法、 比色法、 銻電極法、 氫醌電極法等。,水質(zhì)連續(xù)自動監(jiān)測儀器原理,一般指標（水質(zhì)常規(guī)五參數(shù)監(jiān)測方法）,在水污染連續(xù)自動監(jiān)測儀器中采用國標方法即玻璃電極法，帶溫度補償。但在連續(xù)自動監(jiān)測時，如果水樣中有氟化物，電極容易被腐蝕，此時可采用銻電極法，但要注意在不同的銻表面狀態(tài)和樣品條件下有時會產(chǎn)生異常值。,水質(zhì)連續(xù)自動監(jiān)測儀器原理,一般指標（水質(zhì)常規(guī)五參數(shù)監(jiān)測方法）,3.電導(dǎo)率 電導(dǎo)率儀可以通過測定水中的導(dǎo)電率，了解水中溶解性物質(zhì)的量，它被廣泛地應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測中，主要用于監(jiān)測河流、污水處理廠及企業(yè)的排水等的監(jiān)測。 電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電率依靠陰陽

7、離子，如金屬導(dǎo)電一樣遵從歐姆定律。即電極法，帶溫度補償。,4.濁度計 濁度計是測定水體污濁程度的儀器。根據(jù)測定方式的不同，濁度儀可分為透射式、表面散射式、散射和透射方式、散射方式和積分球式。 當一束射線射向不溶性顆粒物質(zhì)時，一部分射線透過，一部分被吸收，另外的被散射。光的吸收與散射都與顆粒的直徑D、顆粒的折射率與介質(zhì)（水）的折射率之比m及射線的波長有關(guān)。 目前濁度自動監(jiān)測儀都是以光通過測定溶液，引起吸收、散射或折射等的結(jié)果，再測定其強度的變化為原理進行測定。,水質(zhì)連續(xù)自動監(jiān)測儀器原理,一般指標（水質(zhì)常規(guī)五參數(shù)監(jiān)測方法）,DO的自動監(jiān)測儀器一般采用膜電極法。 膜電極法是通過DO濃度或氧的分壓產(chǎn)生

8、的擴散電流或還原電流，測定后求出DO濃度值的方法。因此，膜電極測定DO時不受水中的pH、溫度、氧化還原物質(zhì)、色度和濁度的影響，被廣泛地應(yīng)用于地表水、工廠排水、污水處理過程中的DO的測定。但由于膜對氧的透過率受溫度的影響較大，所以廠家一般都采用溫度補償?shù)霓k法消除溫度的影響。,水質(zhì)連續(xù)自動監(jiān)測儀器原理,一般指標（水質(zhì)常規(guī)五參數(shù)監(jiān)測方法）,5. 溶解氧儀,2.2 COD標準分析方法儀器設(shè)備,COD在線自動分析儀的測定方法分為： 重鉻酸鉀法 電化學(xué)氧化法 相關(guān)系數(shù)法,COD在線自動分析儀的主要技術(shù)原理：,2.2.1重鉻酸鉀消解法 2.2.2電化學(xué)氧化法 2.2.3相關(guān)系數(shù)法 TOC法 紫外光分光光度法

9、（UV計法）,2.2 水質(zhì)連續(xù)自動監(jiān)測儀器原理,COD在線自動分析儀的主要技術(shù)原理：,重鉻酸鉀消解-氧化還原滴定法 重鉻酸鉀消解-庫侖滴定法 重鉻酸鉀消解-光度測量法,（程序式和流動注射式）,2.2 COD標準分析方法儀器設(shè)備,2.2.1重鉻酸鉀（鹽）法 COD分析儀的操作 操作儀器之前應(yīng)認真閱讀儀器的使用說明書，最好經(jīng)過生產(chǎn)廠家的認真培訓(xùn)。一般的COD監(jiān)測儀操作內(nèi)容主要包括儀器 （1）參數(shù)的設(shè)定 （2）儀器的校準 （3）儀器的維護 （4）故障處理等。,2.2 COD標準分析方法儀器設(shè)備, 儀器的安裝要求。 儀器的操作和使用 a. 調(diào)試 b. 使用 曲線校準。儀器在使用前需要對工作曲線進行校準

10、，在使用中也需要定期校準。校準前應(yīng)先配制不同濃度的鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液，可根據(jù)儀器的需要進行一點校準或多點校準。使用中的COD分析儀應(yīng)定期校準，一般每3個月或半年校準一次，或儀器每日自動標定，并與手工方法進行實際水樣對比，保證工作曲線準確。 儀器的維護。COD分析儀在使用中應(yīng)該嚴格按照要求定期進行維護，保證儀器長期穩(wěn)定運行。,一般儀器COD分析儀需應(yīng)定期進行如下維護：,a.定期添加試劑，添加頻次根據(jù)單次試劑用量、分析頻次和試劑容量來確定； b.定期更換泵管，防止泵管老化二損壞儀器；更換頻次約每36個月一次，與分析頻次有關(guān)，主要參照使用說明書； c.定期清洗采樣頭，防止采樣頭堵塞而采不上水，一

11、般24周清洗一次，主要根據(jù)水質(zhì)情況而定，水質(zhì)越差清洗周期越短； d.定期校準工作曲線，以保證測量結(jié)果準確，一般每3個月或半年校準一次，主要參照使用說明書和現(xiàn)場水質(zhì)情況來定，對于水質(zhì)變化打的地方，應(yīng)相應(yīng)縮短校準周期。,2.2 COD標準分析方法儀器設(shè)備,2.2.2電化學(xué)法 原理： 基本原理是利用氫氧基(OH-)作為氧化劑，用工作電極測量氧化時消耗的工作電流，然后計算水中的COD值。當廢水與電解液定量進入測量池時，有機物被PbO2工作電極表面所產(chǎn)生的羥基自由基（OH-）所氧化，而氧化過程所消耗的電流與有機物COD的濃度成一定的關(guān)系,監(jiān)測儀根據(jù)此電流值換算成相應(yīng)的COD值，從而測量出廢水的COD值。

12、,水中有機物（COD）,OH,+,CO2+H2O,電流,羥基氧化-電化學(xué)測量法,2.2 COD標準分析方法儀器設(shè)備,2.2.3相關(guān)系數(shù)法 相關(guān)系數(shù)法是指利用水樣的其他物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)與COD含量之間的相關(guān)性，通過檢查例如吸光度、TOC（總有機碳）等指標，間接測量水樣的COD。常見的如法、TOC法。,2.2 COD標準分析方法儀器設(shè)備,2.2.3相關(guān)系數(shù)法 2.2.3.1（2.11） UV儀的基本原理（254nm） UV吸光度在測定原理上是一種純物理法，是利用大部分有機物在紫外線254nm處對吸收的特性進行測量的。將水樣通過254nm紫外光的照射，根據(jù)UV吸收值和COD的相關(guān)關(guān)系來推算COD的

13、數(shù)值。 因為：C=K1A CODcr=K2C 所以 ：CODcr=KA 說明了從理論上可以通過UV法測定COD值,2.2 COD標準分析方法儀器設(shè)備,2.2.3相關(guān)系數(shù)法 2.2.3.1（2.11） UV儀的基本原理（254nm） UV吸光度在測定原理上是一種純物理法，是利用大部分有機物在紫外線254nm處對吸收的特性進行測量的。將水樣通過254nm紫外光的照射，根據(jù)UV吸收值和COD的相關(guān)關(guān)系來推算COD的數(shù)值。 為了減少懸浮物絕對測定的影響，一般采用雙波長測定（254nm為測定波長，546nm為扣除背景）,UV（紫外）吸收監(jiān)測儀,儀器以低壓汞燈作為紫外光源，光源發(fā)出的紫外光通過濾光片分離出

14、254nm的紫外光和546nm的可見光，采用雙波長分光光度計作為參考波長，并且由光電二極管檢測出光強，檢測出的信號通過放大器送到微處理器，546nm的光強用于補償濁度的影響，經(jīng)過計算后輸出測量結(jié)果,UV（紫外）吸收監(jiān)測儀,該方法是純物理方法，無需化學(xué)試劑，無化學(xué)反應(yīng)，無二次污染，且易于實現(xiàn)在線自動化。目前在國外很多國家使用。 一般地水質(zhì)穩(wěn)定的水樣UV值與COD值具有良好的線性關(guān)系。但釀酒廢水與制糖廢水中的有機物在紫外光254nm處沒吸收，不適宜用UV值作為有機物污染指標。,2.2 COD標準分析方法儀器設(shè)備,2.2.3相關(guān)系數(shù)法 2.2.3. （2.）TOC（總有機碳）分析儀器設(shè)備,總有機碳(

15、TOC) 的含義及測定意義 是以碳的含量表示水體中有機物質(zhì)總量的綜合指標。由于一切有機物都含碳元素，加之TOC的標準測定方法采用燃燒法(900)，因此能將有機物全部氧化，它比BOD、COD更能直接表示有機物的總量，因此常常被用來評價水體中有機物污染的程度。,2.2 COD標準分析方法儀器設(shè)備,2.2.3相關(guān)系數(shù)法 2.2.3. TOC（總有機碳）分析儀器設(shè)備 TOC法即總有機碳分析儀 是將處理后的定量水樣燃燒，完全氧化其中的有機成份，再使用紅外法測定其生成的CO2濃度，直接得出TOC值，進而通過相關(guān)性轉(zhuǎn)換成COD值。該分析儀是專為實現(xiàn)自動控制而發(fā)展起來的，在歐美、日本和澳大利亞等國的應(yīng)用已很廣

16、泛。,TOC分析儀測量方法分類 2.按測定方式的不同分 （1）直接法 是先通過酸化處理去除水樣中的無機碳 ( IC) ，然后再測定水樣中的碳( 即TOC) 的方法。 （2）間接法 將所有的碳氧化得到水樣中總碳（TC）的含量 , 然后再通過測定樣品經(jīng) 酸分解的CO2 量得到無機碳（IC）得含量。 總碳與無機碳的差值就是總有機碳的量。,2.2 COD標準分析方法儀器設(shè)備,2.2.3相關(guān)系數(shù)法 2.2.3. TOC（總有機碳）分析儀器設(shè)備,即TOC=TCTIC,2.3 氨氮分析儀器設(shè)備,2.3.1比色法 一般分納氏試劑比色法和水楊酸比色法等 （1）納氏試劑比色法的原理 儀器工作原理：在線氨氮分析儀通

17、過嵌入式工業(yè)計算機系統(tǒng)的控制，自動完成水樣的采集。水樣進入反應(yīng)室，經(jīng)掩蔽劑消除干擾后水樣中以游離態(tài)的氨或銨離子等形式存在的氨氮與反應(yīng)液充分反應(yīng)生成黃棕色絡(luò)合物，該絡(luò)合物的色度與氨氮的含量成正比。反應(yīng)后的混合液進入比色室，運用光電比色法檢測到與色度相關(guān)的電壓，通過信號放大器放大后，傳輸給嵌入式工業(yè)計算機，進過數(shù)據(jù)處理，顯示氨氮濃度值并進行數(shù)據(jù)存貯，處理與傳輸。,2.3 氨氮分析儀器設(shè)備,納氏試劑法在線氨氮分析儀工作原理：,加藥泵,反應(yīng)液,掩蔽劑,攪拌,輸出口,比色室,放大器,工業(yè)計算機,采樣泵,硬盤,顯示屏,打印口,通訊口,反應(yīng)室,排出,水樣,信號檢測,2.3 氨氮分析儀器設(shè)備,2.3.2滴定法

18、 基本原理是水中的氨在堿性條件下被逐出，吸收于弱酸溶液中，利用鹽酸滴定吸收液，用電極判斷滴定終點，通過滴入鹽酸的量計算水樣中的氨氮的方法。,NH 4+,NH 3,OH-,弱酸吸收,NH 4+,HCl滴定,終點,2.3 氨氮分析儀器設(shè)備,2.3.3 流動注射比色法 儀器的蠕動泵輸送釋放液（稀NaOH溶液）作載流液，注樣閥轉(zhuǎn)動注入樣品，形成NaOH溶液和水樣間隔混合，切換閥轉(zhuǎn)至循環(huán)富集態(tài)后，當混合帶經(jīng)過氣液分離器的分離室時，釋放出樣品中的氨氣，氨氣透過氣液分離膜后被接受液（BTB酸堿指示劑溶液）接收并溶液顏色發(fā)生變化。經(jīng)過循環(huán)氨富集后，接受液被輸送到比色計的流通池內(nèi)，測量其光電壓變化值，通過其峰高

19、，可求得樣品中的氨氮（NH3-N）含量。,2.3 氨氮分析儀器設(shè)備,儀器工作原理：是測試樣品在綜合試劑存在（堿性）條件下，經(jīng)加熱蒸餾、吹脫，樣品（水樣）中的4轉(zhuǎn)化為，被冷凝吸收與硼酸溶液中；利用鹽酸標準溶液自動進行電位滴定，利用滴定中溶液電位的突躍判斷終點。根據(jù)滴定中鹽酸標準溶液的用量（體積），計算出氨氮的含量；儀器自動顯示、存貯、打印出結(jié)果，并通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠傳。,氨氮自動在線監(jiān)測儀,滴定法測定原理 這種方法測定氨氮的原理是完全基于實驗室GB7478-87中規(guī)定的分析方法，樣品在一定的條件下，經(jīng)加熱蒸餾，釋放出的氨冷卻后被吸收于硼酸溶液中，再用鹽酸標準溶液滴定，當電極電位滴定至終點時停止滴定，根據(jù)鹽酸所消耗的體積，計算出水中氨氮的含量。,氨氣敏電極法氨氮在線監(jiān)測儀,測量原理： 水樣經(jīng)過濾系統(tǒng)進入儀器，儀器通過蠕動泵將水樣和EDTA、NaOH試劑定量的加入到測量室中，EDTA用于防止重金屬離子在強堿性溶液中水解生成的沉淀阻塞透氣膜，加入的NaOH使水樣pH值調(diào)節(jié)至pH=12左右。此時水樣中的NH4+轉(zhuǎn)為氣態(tài)的NH3（NH4+OH- NH3