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水利工程论文-水质自动监测技术与在线自动监测仪器的发展现状 .doc

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水利工程论文-水质自动监测技术与在线自动监测仪器的发展现状 .doc

水利工程论文水质自动监测技术与在线自动监测仪器的发展现状1、前言实施水质自动监测,可以实现水质的实时连续监测和远程监控,达到及掌握主要流域重点断面水体的水质状况、预警预报重大或流域性水质污染事故、解决跨行政区域的水污染事故纠纷、监督总量控制制度落实情况、排放达标情况等目的。2、水质自动监测技术2.1水质自动监测系统的构成在水质自动监测系统网络中,中心站通过卫星和电话拨叼两种通讯方式实现对各子站的实时监视、远程控制及数据传输功能,托管站也可以通过电话拨号方式实现对所托管子站的实时监视、远程控制及数据传输功能,其他经授权的相关部门可通过电话拨号方式产现对相关子站的实时监视和数据传输或能。每个子站是一个独立完整的水质自动监测系统,一般由6个主要子系统构成,包括采样系统、预处理系统、监测仪器系统、PLC控制系统、数据采集、处理与传输子系统及远程数据管理中心、监测站房或监测小屋。目前,水质自动监测系统中的子系统及远程数据管理中心、监测站房或监测小屋。目前,水质自动监测系统中的子站的构成方式大致有三种(1)由一台或多台小型的多参数水质自动分析仪(如YS1公司和HYDROLAB公司的常规五参数分析仪)组成的子站(多台组合可用于测量不同水深的水质)。其特点是仪器可直接放于水中测量,系统构成灵活方便。(2)固定式子站为较传统的系统组成方式。其特点是监测项目的选择范围宽。(3)流动式子站一种为固定式子站仪器设备全部装于一辆拖车(监测小屋)上,可根据需要迁移场所,也可认为是半固定式子站。其特点是组成成本较高。各单元通过水样输送管路系统、信号传输系统、压缩空气输送管路系统、纯水输送管路系统实现相互联系。一个可性很高的水质自动监测系统,必须同时具备4个要素,即(1)高质量的系统设备(2)完备的系统设计(3)严格的施工管理(4)负责的运行管理。2.2水质自动监测的技术关键2.2.1采水单元包括水泵、管路、供电及安装结构部分。在设计上必须对各种气候、地形、水位变化及水中泥沙等提出相应解决措施,能够自动连续地与整个系统同步工作,向系统提供可、有效水样。2.2.2配水单元包括水样预处理装置、自动清洗装置及辅助部分。配水单元直接向自动监测仪器供水,具有在线除泥沙和在线过滤,手动和自动管道反冲洗和除藻装置其水质、水压和水量应满足自动监测仪器的需要。2.2.3分析单元由一系列水质自动分析和测量仪器组成,包括水温、PH、溶解氧(DO)、电导率、浊度、氨氮、化学需氧量、高锰酸盐指数、总有机碳(TOC)、总氮、总磷、硝酸盐、磷酸盐、氰化物、氟化物、氯化物、酚类、油类、金属离子、水位计、流量/流量/流向计及自动采样器等组成。各主要在线自动分析仪器的发展现状将地第3节详述。2.2.4控制单元包括(1)系统控制柜和系统控制软件(2)数据采集、处理与存储及其应用软件(3)有线通讯和卫星通讯设备。2.2.5子站站房及配套设施包括(1)站房主体(2)配套设施3、在线自动分析仪器的发展3.1概述水质自动监测仪器仍在发展之中,欧、美、日本、澳大利亚等国均有一些专业厂商生产。目前,经较成熟的常规项目有水温、PH、溶解氧(DO)、电导率、浊度、氧化还原电位(ORP)、流速和水位等。常用的监测项目有COD、高锰酸盐指数、TOC、氨氮、总氮、总磷。其他还有氟化物、氯化物、硝酸盐、亚硝酸盐、氰化物、硫酸盐、磷酸盐、活性氯、TOD、BOD、UV、油类、酚、叶绿素、金属离子(如六价铬)等。目前的自动分析仪一般具有如下功能自动量程转换,遥控、标准输出接口和数字显示,自动清洗(在清洗时具有数据锁定功能)、状态自检和报警功能(如液体泄漏、管路堵塞、超出量程、仪器内部温度过高、试剂用尺、高/低浓度、断电等),干运转和断电保护,来电自动恢复,COD、氨氮、TOC、总磷、总氮等仪器具有自动标定校正功能。3.2常规五参数分析仪常规五参数分析仪经常采用流通式多传感器测量池结构,无零点漂移,无需基线校正,具有一体化生物清洗及压缩空气清洗装置。如英国ABB公司生产的EIL7976型多参数分析仪、法国Polymetron公司生产的常规五参数分析仪、澳大利亚GREENSPAN公司生产的Aqualab型多参数分析仪(包括常规五参数、氨氮、磷酸盐)。另一种类型(41型)常规五参数自动分析仪的代表是法国SERES公司生产的MP2000型多参数在线不质分析仪,其特点是仪器结构紧凑。常规五参数的测量原理分别为水温为温度传感器法(PlatinumRTD)、PH为玻璃或锑电极法、DO为金银膜电极法(Galvanic)、电导率为电极法(交流阻抗法)、浊度为光学法(透射原理或红外散射原理)。3.3化学需氧量(COD)分析仪COD在线自动分析仪的主要技术原理有六种(1)重铬酸钾消解光度测量法(2)重铬酸钾消解库仑滴定法(3)重铬酸钾消解氧化还原滴定法(4)UV计(254nm)(5)氢氧基及臭氧(混和氧化剂)氧化电化学测量法(6)臭氧氧化电化学测量法。从原理上讲,方法(3)更接近国标方法,方法(2)也是推荐的统一方法。方法(1)在快速COD测定仪器上已经采用。方法(5)和方法(6)虽然不属于国标或推荐方法,但鉴于其所具有的运行可等特点,在实际应用中,只需将其分析结果与国标方法进行比对试验并进行适当的校正后,即可予以认可。但方法(4)用于表片水质COD,虽然在日本已得到较广泛的应用,但欧美各国尚未应用(未得到行政主客部门的认可),在我国尚需开展相关的研究。从分析性能上讲,在线COD仪的测量范围一般在10(或30)2000mg/l,因此,目前的在线COD仪仅能满足污染源在线自动监测的需要,难以应用于地表水的自动监测。另外,与采用电化学原理的仪器相比,采用消解氧化还原滴定法、消解光度法的仪器的分周期一般更长一些(10min2h),前者一般为28min.从仪器结构上讲,采用电化学原理或UV计的在线COD仪的一般比采用消解氧化还原滴定法、消解光度法的仪器结构简单,并且由于前者的进样及试剂加入系统简便(泵、管更少),所以不仅在操作上更方便,而且其运行可性也更好。

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