在线监测仪器原理与操作ppt课件

2 1自动监测系统 2 1 1自动监测系统的分类及优缺点 1 自动监测系统的定义 是一套以在线自动分析仪器为核心 运用现代传感技术 自动测量技术 自动控制技术 计算机技术 以及相关的专用分析软件和等组成一个综合性的在线自动监测体系 第二章在线监测仪器原理与操作 2 1自动监测系统 2 1 1自动监测系统的分类及优缺点 2 自动监测系统的意义 实现水质的实时连续监测和远程监控达到及时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 1自动监测系统 2 1 1自动监测系统的分类及优缺点 3 自动监测系统的分类 地表水质自动在线监测系统 污染源水质自动监测系统 2 1自动监测系统 现场机 上位机 传输网络 2 1 1水质在线自动监测系统 4 自动监测系统的组成 由对污染源主要污染物排放实施在线自动监控 监测 的自动监控监测仪器设备和监控中心组成污染源自动监控系统从底层逐级向上可分为现场机 传输网络和上位机三个层次 上位机通过传输网络与现场机交换数据 发起和应答指令 2 1自动监测系统 2 1 2自动监测系统的设计思路对监测结果的影响 1 自动监测系统的设计 监测站位的选择 优化布点 采样方式的选择 采样 监测项目的选择 分析方法的选择 监测设备选型 数据传输方式的选择 2 1自动监测系统 2 1 2自动监测系统的设计思路对监测结果的影响 1 自动监测系统的设计 监测站位的选择 代表性 采样方式的选择 代表性 监测项目的选择 常规项目参考国家规定 常测项目有 COD 高锰酸盐指数 TOC 氨氮 总氮 总磷 2 1自动监测系统 2 1 2自动监测系统的设计思路对监测结果的影响 1 自动监测系统的设计 分析方法的选择 分析方法可分为国家标准分析方法 统一分析方法和试用分析方法 选择分析方法时以国家标准方法为主 其他方法为辅 首先应考虑方法的可靠性和稳定性 其次在考虑方法的先进性性和实现的成本 监测设备选型 质量好 售后服务好 运行成本低 采用标准的分析方法 数据传输方式的选择 长期可靠运行 安装方便 运行成本 传输速度等 2 1自动监测系统 2 1 3自动监测系统的基本分析原理对监测结果的影响从分析原理上分 常用的分析方法主要有 1 化学光度法 2 化学滴定法 3 电化学法 电极法 4 燃烧法 自动监测系统常用的分析方法的原理及特点 自动监测系统常用的分析方法的原理及特点 水质连续自动监测项目及方法 2 1自动监测系统 2 1 4自动监测系统的操作使用操作前应认证阅读相关说明书和进行相关的培训 应特别注意仪器操作的注意事项和维护保养周期 方法 2 1 5自动监测系统分析曲线的标定标定的方法 在量程范围内 用监测仪器测量已知浓度的标准物质 然后将标准物质浓度和电信号作为数据存下来 通过测量不同浓度的标准物质 可以得到不同的数据对 这些数据对可以拟合为一条工作曲线 2 2水质连续自动监测仪器原理 一般指标 水质常规五参数监测方法 2 2水质连续自动监测仪器原理 一般指标 水质常规五参数监测方法 水温的测定通常采用温度传感器法 测量水温一般的感温元件如铂电阻 热敏电阻做传感器 将感温元件放入被测水中 并接入平衡电桥的一个臂上 当水温变化时 感温元件的电阻随之变化 则电桥平衡状态被破坏 有电压信号输出 根据感温元件电阻变化值与电桥输出电压变化值的定量关系实现水温的测量 1 水温 2 pH计pH测定方法主要有 玻璃电极法 比色法 锑电极法 氢醌电极法等 水质连续自动监测仪器原理 一般指标 水质常规五参数监测方法 在水污染连续自动监测仪器中采用国标方法即玻璃电极法 带温度补偿 但在连续自动监测时 如果水样中有氟化物 电极容易被腐蚀 此时可采用锑电极法 但要注意在不同的锑表面状态和样品条件下有时会产生异常值 水质连续自动监测仪器原理 一般指标 水质常规五参数监测方法 3 电导率电导率仪可以通过测定水中的导电率 了解水中溶解性物质的量 它被广泛地应用于环境监测中 主要用于监测河流 污水处理厂及企业的排水等的监测 电解质溶液的导电率依靠阴阳离子 如金属导电一样遵从欧姆定律 即电极法 带温度补偿 4 浊度计浊度计是测定水体污浊程度的仪器 根据测定方式的不同 浊度仪可分为透射式 表面散射式 散射和透射方式 散射方式和积分球式 当一束射线射向不溶性颗粒物质时 一部分射线透过 一部分被吸收 另外的被散射 光的吸收与散射都与颗粒的直径D 颗粒的折射率与介质 水 的折射率之比m及射线的波长有关 目前浊度自动监测仪都是以光通过测定溶液 引起吸收 散射或折射等的结果 再测定其强度的变化为原理进行测定 水质连续自动监测仪器原理 一般指标 水质常规五参数监测方法 DO的自动监测仪器一般采用膜电极法 膜电极法是通过DO浓度或氧的分压产生的扩散电流或还原电流 测定后求出DO浓度值的方法 因此 膜电极测定DO时不受水中的pH 温度 氧化还原物质 色度和浊度的影响 被广泛地应用于地表水 工厂排水 污水处理过程中的DO的测定 但由于膜对氧的透过率受温度的影响较大 所以厂家一般都采用温度补偿的办法消除温度的影响 水质连续自动监测仪器原理 一般指标 水质常规五参数监测方法 5 溶解氧仪 2 2COD标准分析方法仪器设备 COD在线自动分析仪的测定方法分为 重铬酸钾法电化学氧化法相关系数法 COD在线自动分析仪的主要技术原理 2 2 1重铬酸钾消解法2 2 2电化学氧化法2 2 3相关系数法TOC法紫外光分光光度法 UV计法 2 2水质连续自动监测仪器原理 COD在线自动分析仪的主要技术原理 重铬酸钾消解 氧化还原滴定法重铬酸钾消解 库仑滴定法重铬酸钾消解 光度测量法 程序式和流动注射式 2 2COD标准分析方法仪器设备 2 2 1重铬酸钾 盐 法COD分析仪的操作操作仪器之前应认真阅读仪器的使用说明书 最好经过生产厂家的认真培训 一般的COD监测仪操作内容主要包括仪器 1 参数的设定 2 仪器的校准 3 仪器的维护 4 故障处理等 2 2COD标准分析方法仪器设备 仪器的安装要求 仪器的操作和使用a 调试b 使用 曲线校准 仪器在使用前需要对工作曲线进行校准 在使用中也需要定期校准 校准前应先配制不同浓度的邻苯二甲酸氢钾标准溶液 可根据仪器的需要进行一点校准或多点校准 使用中的COD分析仪应定期校准 一般每3个月或半年校准一次 或仪器每日自动标定 并与手工方法进行实际水样对比 保证工作曲线准确 仪器的维护 COD分析仪在使用中应该严格按照要求定期进行维护 保证仪器长期稳定运行 一般仪器COD分析仪需应定期进行如下维护 a 定期添加试剂 添加频次根据单次试剂用量 分析频次和试剂容量来确定 b 定期更换泵管 防止泵管老化二损坏仪器 更换频次约每3 6个月一次 与分析频次有关 主要参照使用说明书 c 定期清洗采样头 防止采样头堵塞而采不上水 一般2 4周清洗一次 主要根据水质情况而定 水质越差清洗周期越短 d 定期校准工作曲线 以保证测量结果准确 一般每3个月或半年校准一次 主要参照使用说明书和现场水质情况来定 对于水质变化打的地方 应相应缩短校准周期 2 2COD标准分析方法仪器设备 2 2 2电化学法原理 基本原理是利用氢氧基 OH 作为氧化剂 用工作电极测量氧化时消耗的工作电流 然后计算水中的COD值 当废水与电解液定量进入测量池时 有机物被PbO2工作电极表面所产生的羟基自由基 OH 所氧化 而氧化过程所消耗的电流与有机物COD的浓度成一定的关系 监测仪根据此电流值换算成相应的COD值 从而测量出废水的COD值 水中有机物 COD OH CO2 H2O 电流 羟基氧化 电化学测量法 2 2COD标准分析方法仪器设备 2 2 3相关系数法相关系数法是指利用水样的其他物理性质 化学性质与COD含量之间的相关性 通过检查例如吸光度 TOC 总有机碳 等指标 间接测量水样的COD 常见的如 法 TOC法 2 2COD标准分析方法仪器设备 2 2 3相关系数法2 2 3 1 2 11 UV仪的基本原理 254nm UV吸光度在测定原理上是一种纯物理法 是利用大部分有机物在紫外线254nm处对吸收的特性进行测量的 将水样通过254nm紫外光的照射 根据UV吸收值和COD的相关关系来推算COD的数值 因为 C K1ACODcr K2C所以 CODcr KA说明了从理论上可以通过UV法测定COD值 2 2COD标准分析方法仪器设备 2 2 3相关系数法2 2 3 1 2 11 UV仪的基本原理 254nm UV吸光度在测定原理上是一种纯物理法 是利用大部分有机物在紫外线254nm处对吸收的特性进行测量的 将水样通过254nm紫外光的照射 根据UV吸收值和COD的相关关系来推算COD的数值 为了减少悬浮物绝对测定的影响 一般采用双波长测定 254nm为测定波长 546nm为扣除背景 UV 紫外 吸收监测仪 仪器以低压汞灯作为紫外光源 光源发出的紫外光通过滤光片分离出254nm的紫外光和546nm的可见光 采用双波长分光光度计作为参考波长 并且由光电二极管检测出光强 检测出的信号通过放大器送到微处理器 546nm的光强用于补偿浊度的影响 经过计算后输出测量结果 UV 紫外 吸收监测仪 该方法是纯物理方法 无需化学试剂 无化学反应 无二次污染 且易于实现在线自动化 目前在国外很多国家使用 一般地水质稳定的水样UV值与COD值具有良好的线性关系 但酿酒废水与制糖废水中的有机物在紫外光254nm处没吸收 不适宜用UV值作为有机物污染指标 2 2COD标准分析方法仪器设备 2 2 3相关系数法2 2 3 2 TOC 总有机碳 分析仪器设备 总有机碳 TOC 的含义及测定意义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 900 因此能将有机物全部氧化 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 2 2COD标准分析方法仪器设备 2 2 3相关系数法2 2 3 TOC 总有机碳 分析仪器设备TOC法即总有机碳分析仪是将处理后的定量水样燃烧 完全氧化其中的有机成份 再使用红外法测定其生成的CO2浓度 直接得出TOC值 进而通过相关性转换成COD值 该分析仪是专为实现自动控制而发展起来的 在欧美 日本和澳大利亚等国的应用已很广泛 TOC分析仪测量方法分类2 按测定方式的不同分 1 直接法是先通过酸化处理去除水样中的无机碳 IC 然后再测定水样中的碳 即TOC 的方法 2 间接法将所有的碳氧化得到水样中总碳 TC 的含量 然后再通过测定样品经酸分解的CO2量得到无机碳 IC 得含量 总碳与无机碳的差值就是总有机碳的量 2 2COD标准分析方法仪器设备 2 2 3相关系数法2 2 3 TOC 总有机碳 分析仪器设备 即TOC TC TIC 2 3氨氮分析仪器设备 2 3 1比色法一般分纳氏试剂比色法和水杨酸比色法等 1 纳氏试剂比色法的原理仪器工作原理 在线氨氮分析仪通过嵌入式工业计算机系统的控制 自动完成水样的采集 水样进入反应室 经掩蔽剂消除干扰后水样中以游离态的氨或铵离子等形式存在的氨氮与反应液充分反应生成黄棕色络合物 该络合物的色度与氨氮的含量成正比 反应后的混合液进入比色室 运用光电比色法检测到与色度相关的电压 通过信号放大器放大后 传输给嵌入式工业计算机 进过数据处理 显示氨氮浓度值并进行数据存贮 处理与传输 2 3氨氮分析仪器设备 纳氏试剂法在线氨氮分析仪工作原理 加药泵 反应液 掩蔽剂 搅拌 输出口 比色室 放大器 工业计算机 采样泵 硬盘 显示屏 打印口 通讯口 反应室 排出 水样 信号检测 2 3氨氮分析仪器设备 2 3 2滴定法基本原理是水中的氨在碱性条件下被逐出 吸收于弱酸溶液中 利用盐酸滴定吸收液 用电极判断滴定终点 通过滴入盐酸的量计算水样中的氨氮的方法 NH4 NH3 OH 弱酸吸收 NH4 HCl滴定 终点 2 3氨氮分析仪器设备 2 3 3流动注射比色法仪器的蠕动泵输送释放液 稀NaOH溶液 作载流液 注样阀转动注入样品 形成NaOH溶液和水样间隔混合 切换阀转至循环富集态后 当混合带经过气液分离器的分离室时 释放出样品中的氨气 氨气透过气液分离膜后被接受液 BTB酸碱指示剂溶液 接收并溶液颜色发生变化 经过循环氨富集后 接受液被输送到比色计的流通池内 测量其光电压变化值 通过其峰高 可求得样品中的氨氮 NH3 N 含量 2 3氨氮分析仪器设备 仪器工作原理 是测试样品在综合试剂存在 碱性 条件下 经加热蒸馏 吹脱 样品 水样 中的 4 转化为 被冷凝吸收与硼酸溶液中 利用盐酸标准溶液自动进行电位滴定 利用滴定中溶液电位的突跃判断终点 根据滴定中盐酸标准溶液的用量 体积 计算出氨氮的含量 仪器自动显示 存贮 打印出结果 并通过网络实现数据远传 氨氮自动在线监测仪 滴定法测定原理这种方法测定氨氮的原理是完全基于实验室GB7478 87中规定的分析方法 样品在一定的条件下 经加热蒸馏 释放出的氨冷却后被吸收于硼酸溶液中 再用盐酸标准溶液滴定 当电极电位滴定至终点时停止滴定 根据盐酸所消耗的体积 计算出水中氨氮的含量 氨气敏电极法氨氮在线监测仪 测量原理 水样经过滤系统进入仪器 仪器通过蠕动泵将水样和EDTA NaOH试剂定量的加入到测量室中 EDTA用于防止重金属离子在强碱性溶液中水解生成的沉淀阻塞透气膜 加入的NaOH使水样pH值调节至pH 12左右 此时水样中的NH4 转为气态的NH3 NH4 OH NH3 H2O 氨气通