环境检测技术进展3

1、环境连续自动监测技术目 录污染源的自动监测环境质量的自动监测固定污染源烟气的自动监测污水处理和排放的自动监测地表水的自动监测移动污染源尾气的自动监测大气的自动监测1 污水处理和排放的自动监测1.1 监测的项目简介1.2 监测仪器的设置及采样方法1.3 分析方法和设备原理1.4 污水处理连续监测系统及其维护管理的要点1.1 监测的项目简介o 监测目的：一是对污水处理过程正确运行管理的监测；二是监测处理后的排水，使之符合环境规定标准。o 监测项目和仪器： pH值:H+浓度监测仪 ORP:氧化还原电位监测仪 水温:温度计 DO:溶解氧监测仪 COD:化学需氧量监测仪 UV:有机物浓度仪 TOC:总有

2、机碳监测仪 SS:悬浮物监测仪 浊度:浊度监测仪 TN:总氮监测仪 TP:总磷监测仪 MLSS:污泥浓度仪 污泥界面：污泥界面仪污水排放控制的水质监测仪器的种类、目的和效果1.1 监测的项目简介 水质自动监测系统的基本分析原理及对监测结果的影响（1）化学光度法（2）化学滴定法（3）电化学法（4）燃烧法1.1 监测的项目简介1.2监测仪器的设置及采样方法1.2.1 设置和取样的概况1.2.2 污水排放监测取样的设置1.2.3 有机污染物监测仪器的设置1.2.1 设置和取样的概况污水处理设施的水质监测取样分为两类：一、将传感器安装到支架上，直接插入处理槽中 的浸入型二、利用泵等将样液吸到调整槽中以

3、供监测仪器 使用的采样型1.2.2 污水排放监测取样的设置 设置各种监测仪器时，首先要了解测量原理和传感器的构造，并考虑到能充分发挥其性能以及便于日常维护管理，然后再考虑适当的传感器并进行设置。以下主要介绍浸入型传感器设置方面的注意事项：（1）传感器的安装方法确定传感器浸入深度时，必须考虑水样水位的变化，无论水位发生怎样变化，都必须保证传感器能浸入水样中。1.2.2 污水排放监测取样的设置（2）支架的安装方法 安装在处理设施中的传感器类支架的长度，通常在23米左右，并安装在平板上。安装时必须确保维修作业、吊起、检查时的活动空间，以及用标准液等进行校准作业和进行传感器清洗作业时的活动空间。当支架

4、长于2m时，为避免因水样的流动造成的振动和弯曲，应采用不锈钢材质。1.2.2 污水排放监测取样的设置（3）注意气泡的影响 各种监测仪器等均会因气泡而影响其监测值。例如，DO监测仪的隔膜表面如果附着气泡，则指示值会升高；pH监测仪会因气泡附着而导致指示值不稳定等，因此应充分了解气泡对正常监测值的影响，并采取相应措施，将其设置在气泡影响较小的地方或是研究不受气泡影响的设置方法。1.2.2 污水排放监测取样的设置（4）各传感器的设置1）pH监测仪:注意注入药剂的地方应与pH监测仪隔开一段距离，防止药剂未搅拌均匀而造成的测量差2）ORP监测仪:为防止气泡的影响，不能将其设置在曝气装置的正上方3）DO监

5、测仪:设在水槽内因搅拌和曝气产生的流速的位置，同时避开散气管的正上方（4）各传感器的设置4）MLSS监测仪:避开散气管正上方，并考虑到达槽中的深度和便于维护作业，选择直插式或悬挂式5）SS监测仪、浊度仪:仪器设置在给水泵槽、排水泵槽或沉淀槽以后的流路中无水流停滞的地方，并避开因槽的落差产生气泡的地方6）水温表:设置在能代表槽内温度的位置（4）各传感器的设置4）MLSS监测仪:避开散气管正上方，并考虑到达槽中的深度和便于维护作业，选择直插式或悬挂式5）SS监测仪、浊度仪:设置在给水泵槽、排水泵槽或沉淀槽以后的流路中无水流停滞的地方，并避开因槽的落差产生气泡的地方6）水温表:设置在能代表槽内温度的

6、位置1.2.2 污水排放监测取样的设置（5）清洗方法 按清洗方法：超声波清洗、喷水式清洗、喷气式清洗、清洗刷清洗器、药剂清洗器。污水处理中多选择喷水式清洗和喷气式清洗。另应安装清洗器控制器，防止清洗时传感器信号紊乱。表2 传感器自动清洗器的方式和效果结垢类型结垢类型流程液体示例流程液体示例超声波式超声波式清洗刷式清洗刷式喷水、喷气式喷水、喷气式药液、药液药液、药液清洗刷式清洗刷式结垢水锈砂糖、肥料、苏打制品、玻璃悬浊物窑业、无黏性的沙土、纸浆、纤维、金属粉末黏着物淀粉、混入黏土沙石微生物河川水、藻、食品废水、纸浆废水油性物质重油、柏油、轻油吸附物质金属、悬浊物、水锈等聚集沉淀物1.2.2 污水

7、排放监测取样的设置（6）清洗水的种类和与自来水管的连接 喷水清洗用的是清洗水，最好用经过加氯处理的自来水。1.2.2 污水排放监测取样的设置（7）清洗压力 传感器的清洗压力，根据传感器生产厂家不同，分别有明确的规定。清洗时要确认各个传感器的规定清洗压力，对于有不同清洗压力 需要的传感器，需运用调节器调整到正确的清洗压力。1.2.3 有机污染物监测仪的设置（1）采样泵 应用过程中要根据水质特性、试样采集量、输水管内的流速和泵的扬程等选择适当型号的泵；为了防止采样泵的堵塞需在采样泵前端设置滤网。在安装泵时，必须确保进行维护检查作业时所需的活动空间和立足点。（2）采样配管 通过采样配管将水样导入监测

8、仪。设置时要充分考虑其长期使用后管内部的污泥沉积；采样管要避免高低不平和弯曲，长度尽量缩短。1.2.3 有机污染物监测仪的设置（3）试样调整槽1）设置目的：以一定的水压向自动监测仪器稳定供给试样、以及除去气泡和较大的悬浮物、沉淀性物质。2）定期清洗或检查：调整槽内的污垢会引起水质变化，需要定期清洗。另外应将调整槽设在阳光照不到的地方，防止藻类滋生。3）调整槽的选择：根据污水特性和现场状况、水质监测仪的种类选择适当构造的调整槽。1.2.3 有机污染物监测仪的设置（4）检测仪器的设置 COD监测仪、TN监测仪、 TP监测仪等一般是室内设置型，但也有室外小箱中的室外设置型。通常设置温度在40以下，并

9、避开污水排放时水蒸气、硫化氢、氯气等弥漫的地方。1） COD监测仪： COD监测仪必须有自来水的供给，在与自来水管路连接时要设置减压阀，同时测量废液也需做处理。（4）检测仪器的设置2） TN监测仪、 TP监测仪： TN、 TP监测仪的零校正液、试样稀释用水、清洗用水等必须使用纯水，否则水中的氮、磷会影响测量数值。与COD监测仪一样需要设置减压阀，同时注意测试废液的回收和处理。1.2.4 其他设置方面的注意事项（1）设置转换器 pH监测仪、ORP监测仪、 OD监测仪、 SS监测仪、 MLSS监测仪等的指示转换器放置在防水型密封盒中，也直接放于室外，但应避免污水飞溅和阳光直射而损坏电子回路元件。（

10、2）安装监测仪器时的注意事项 需要采取防雷措施，防止输出线路和电源线被雷击。1.2.4 其他设置方面的注意事项（3）停电措施 为防备停电时设备发生紧急事态，需备有应急电源，并连接到控制系统的仪器上，在停电后能马上切换至应急电源1.3 分析方法和设备原理1.3.1 分析方法和校准方法简介1.3.2 各种监测仪器的测量原理和特征1.3.1 分析方法和校准方法1.3.1 分析方法和校准方法1.3.1 分析方法和校准方法1.3.2 各种监测仪器的测量原理和特征（1）pH监测仪（H+浓度）a）测量原理： 玻璃电极法 pH值不同的两种液体在玻璃薄膜的两侧接触时，在玻璃电极的两侧就会生成与两种溶液pH值差成

11、比例的电位。用高绝缘的转换器将电位信号取出并转化成pH值。1.3.2 各种监测仪器的测量原理和特征（1）pH监测仪（H+浓度）a）测量原理： 如果将玻璃电极内外两侧溶液的pH分别规定为pHi和pHo，则他们之间的电位差Eq（V）为asoiqEpHpHFRTKE)(303. 2（1）pH监测仪（H+浓度）b）电极的种类： 现在市场上出售的工业用pH电极，一般是玻璃电极（G）、比较电极（R）、温度补偿电极（T）一体化的GRT复合电极。另外。电极芯片化的一次性电极具有较容易更换的优点。（1）pH监测仪（H+浓度）c）校准方法：用pH值为7、4、或9等的标准液进行2点校准。d）特征：只需要将电极浸入水

12、样中就能简单的进行连续监测。但要防止电极被污染，对于比较电极还要定期补充电极内部溶液。e）发展趋势：最近人们开发出了加厚电极先端部的pH反映玻璃膜的厚膜电极，以增强其强度，还有人采用无铅玻璃开发出了减轻环境污染负荷的电极。（2）ORP监测仪（氧化还原电位）a）测量原理：金属电极法 金属电极法用电位差计测量金属电极和比较电极之间发生的氧化还原电位。b）电极的种类：金属电极的种类有白金和金，比较电极使用与pH监测仪比较电极相同的电极。c）校准方法：ORP电极不必像pH电极那样进行校准，但需要测量能产生固定氧化还原电位的标准液（醌氢醌等），以确认其灵敏度。（2）ORP监测仪（氧化还原电位） d）特征

13、：和pH电极一样只需要将电极浸入水样中就能简单的进行连续监测，但要保持电极表面的清洁。（3）DO监测仪a）测量原理：隔膜电极法 隔膜电极法有隔膜电池法和隔膜型极谱法，无论那一种都是通过监测溶解氧获氧气分压产生的扩散电流或还原电流，然后求出DO浓度。（3）DO监测仪b）电极的种类：DO电极的隔膜由厚度2550 m左右的树脂薄膜构成，电极内部置有温度补偿用的温度传感器，类型有内部液型、隔膜更换型和可更换芯片的一次性型。c）校准方法：利用仪器本身功能或亚硫酸钠脱氧水进行校准，以及利用饱和水或大气进行量程校准。d）特征：只需要将电极进入水样中就能简单的进行连续监测。（4）MLSS监测仪、SS监测仪、浊

14、度监测仪a)测量原理： 透光法、光散射法、透光散射法 将光线照射到测量溶液之中，光线因液体中的悬浮物而被散射、吸收，从而导致光强度发生变化。（4）MLSS监测仪、SS监测仪、浊度监测仪b）传感器的种类：测量原理不同，传感器的构造也不同。大体由光源、容器窗、测量槽、光检测器构成。测量波长使用880950nm附近的近红外区域的波长。c）校准方法：MLSS监测仪的零校准使用自来水或纯水；SS监测仪（浊度检测仪）的量程校准时，使用浊度标准液（福尔吗肼或陶土）。（4）MLSS监测仪、SS监测仪、浊度监测仪d）特征：可利用光学方法进行连续监测。光源一般使用发光二极管。（5）污泥界面仪 污泥界面仪是用来测量

15、水和污泥界面的连续监测仪器。一般用超声波反射法测量，在水中发射超声波。通过监测反射波，可以监测水面连续发生的界面变化，但要将其设置在周围无妨碍物的场所。（6）COD监测仪a）测量原理：高锰酸钾法、重铬酸钾法，其中高锰酸钾法分为酸性法和碱性法。在沸水槽或油槽中将水样中含有的被氧化性物质氧化30min之后，用等量滴定法测量出被消耗掉的高锰酸钾量，然后计算出COD浓度。（6）COD监测仪b）种类：滴定反应的检测方法有氧化还原电位差法和恒流分极电位差法。氧化剂使用重铬酸钾的方法称为重铬酸钾法，用CODcr表示。c）校准方法：用自来水或纯水校准，利用氧化还原试剂的等量滴定进行量程校准。d）特征：它将手工

16、分析方法自动化，但要消耗大量试剂，装置也较复杂和大型化，维护也较费时费力。故多用UV监测仪测量COD。（6）COD监测仪流动注射法（FIA）基本原理：试剂连续进入直径为1mm的毛细管中，水样定量注入载流液中，在流动过程中完成混合、加热、反应和测量。（7）UV监测仪a）测量原理：利用大部分有机物都吸收紫外线这一特征，用紫外线照射水样。测量波长253.7nm的紫外线被吸收的程度。（7）UV监测仪（利用紫外线吸光光度法的 有机物浓度监测仪）LCIIAo)lg(公式为 式中，A为吸光度；Io为入射光强度；I为透过光强度；为吸光系数；L为容器的光路长度；C为有机物浓度。b）构造： UV监测仪一般是连续照

17、射紫外线而且连续进行监测。用毡刷等连续或者间歇式地自动清洗监测容器，在确保监测容器长时间清洁的状态下进行连续监测。（7）UV监测仪（利用紫外线吸光光度法的 有机物浓度监测仪）c）校准方法：用纯水或自来水进行零校准，利用邻苯二甲酸氢钾溶液或光学过滤器进行量程校准。d）特点：与COD监测仪相比，具有装置构造简单、小巧、不用试剂、可进行连续监测、以维护管理等很多特点。（8）TOC监测仪（总有机碳）a）测量原理：在去除水样中的无机碳（IC）后，通过燃烧催化剂氧化或紫外线照射湿式氧化，将有机碳（TOC）分解成CO2，用非分散型红外线监测仪（NDIR）测量出CO2的浓度，然后换算成TOC的浓度。（8）TO

18、C监测仪（总有机碳）b）种类：有燃烧催化剂氧化或紫外线照射湿式氧化两种方式。 燃烧催化剂氧化：使水样和载气同时进行高温催化剂存在状态下的燃烧，有机碳氧化成CO2。 紫外线照射湿式氧化：在水样中加入过硫酸钾或磷酸溶液等氧化剂，并照射紫外线，将有机碳分解成CO2 。（8）TOC监测仪（总有机碳）c）校准方法：用纯水进行零校准，利用邻苯二甲酸氢钾溶液或光学过滤器进行量程校准。d）特点：与COD监测仪相比，具有测量时间短（515min），如果是燃烧催化剂氧化，不需要试剂。（9）TN监测仪（总氮）a）测量原理：将试样中的氮化合物氧化分解成NO2和NO-3，然后用化学发光法或紫外线（220nm）吸光光度法

19、测量，最后求出总氮浓度。b）种类和特点：一催化热分解、化学发光法。将微量水样在催化剂存在的高温状态下进行燃烧氧化，生成NO，在冷却、除湿之后和臭氧进行化学反应氧化成NO2。不需要试剂，测量时间较短（510min）。二120加热分解、紫外线吸光光度法。在水样中添加碱性过硫酸钾溶液，（9）TN监测仪（总氮）加热至120，将氮化合物氧化分解成NO-3后，用紫外线吸光光度监测仪测量NO-3浓度，最后求出TN。将手工方法自动化。三紫外线氧化分解、紫外线吸光光度法。在水样中添加碱性过硫酸钾溶液，照射紫外线，将含氮化合物分解成NO-3后，用紫外线吸光光度监测仪测量NO-3浓度，最后求出TN。其分解槽构造简单

20、。四流动注射法（FIA法）。在导入载液的水样中添加碱性过硫酸钾，在150160（9）TN监测仪（总氮）的加热圈中进行分解，将含氮化合物分解成NO-3后，用紫外线吸光光度监测仪测量NO-3浓度，最后求出TN。高温氧化、测量时间短（1015min）。c）校准方法：纯水校准，用硝酸钾溶液进行量程校准。（10）TP监测仪（总磷）a）测量原理：将试样中的磷化物氧化分解成磷酸根（PO3-4），使之发生钼蓝比色反应。然后用880nm吸光光度法进行测量，求出总磷浓度。b）种类和特点：一、120加热分解、钼蓝法。在水样中加入过硫酸钾溶液，加热到120 ，将含磷化合物分解成磷酸根（PO3-4），加入吐酒石和钼酸铵

21、溶液以及L-抗坏血酸溶液，使之发生钼蓝比色反应。然后用880nm吸光光度法进行测量，求出总磷浓度。将手工方法自动化。（10）TP监测仪（总磷）二紫外线氧化分解、紫外线吸光光度法。在水样中加入过硫酸钾溶液，照射紫外线，将含磷化合物分解成磷酸根（PO3-4），加入吐酒石和钼酸铵溶液以及L-抗坏血酸溶液，使之发生钼蓝比色反应，然后用880nm吸光光度法进行测量，求出总磷浓度。与120加热分解法相比，在100以下即可进行，分解槽结构简单。（10）TP监测仪（总磷）三流动注射法（FIA法）。导入载液的水样中添加过硫酸钾，在150160的加热圈中进行加热分解，将含磷化合物分解成磷酸根（PO3-4），加入吐

22、酒石和钼酸铵溶液以及L-抗坏血酸溶液，使之发生钼蓝比色反应，然后用880nm吸光光度法进行测量，求出总磷浓度。其特点为高温氧化、测量时间短（1015min）。c）校准方法：纯水校准，用磷酸氢二钾溶液进行量程校准。（11）复合监测仪 近年来，污水水质监测仪的发展趋势是降低试剂消耗量、使装置小型化、降低消耗电力等。在TN、TP监测仪方面，将两者结合是现在主流，甚至开发出了TN、TP、COD(UV)监测仪的三者合一的复合型仪器。这些都能降低实际消耗量和设备维护管理费用。1.4 污水处理连续监测系统及其维护管理的要点1.4.1 监测数据的管理系统1.4.2 水质检测仪器维护管理的要点1.4.1 监测数

23、据的管理系统 水质总量控制方面的数据管理系统 污染负荷量的计算 TN,TP,COD(TOC) 1.4.2 水质监测仪器维护管理的要点o 通用事项（1）生物膜玷污、污泥附着：处理过程中生物膜附着和污泥附着不可避免，应及时清洗，防止传感器数据异常。可采用弱酸性清洗剂涂抹于传感器上，一段时间后用自来水清洗。（2）霉菌附着：霉菌吸附与传感器上会影响其数值，可采用弱酸性清洗剂涂抹于传感器上，一段时间后用自来水清洗。（3）采样管：长期使用后，采样管中会有污泥沉淀，可采用盐酸清洗其内部。o 各监测仪器的个别事项（1）pH电极：a.维护要点 注意维护浸入型支架内的内部溶液量，其通常要高于槽内测量溶液的液位。b

24、.清洗玻璃反应膜 根据反应膜的污垢类型，采用各种不同的清洗方法。1.4.2 水质监测仪器维护管理的要点1.4.2 水质监测仪器维护管理的要点各监测仪器的个别事项c.液体合流部的清洗 液体合流部堵塞的确认方法是：陶瓷型，陶瓷部分发黑；套管型，及时转动套管，也无内部溶液流出。原因及处理方法见下表。各监测仪器的个别事项d.清洗周期 无清洗装置时，每周一次；有清洗装置时2周一次。e.校准周期 大约每月一次。f.电极寿命 根据使用条件不同，KCI注入型36个月左右进行一次更换，KCI无补充型1年左右更换一次。各监测仪器的个别事项（2）ORP电极：a.维护要点 电极表面非常敏感，不可使用粗糙的砂纸擦拭，同时在使用醌氢醌溶液进行敏感度检查后要洗净后再使用。b.清洗周期 无清洗装置时，每周一次；有清洗装置时2周一次。c.校准周期 大约每月一次。d.电极寿命 根据使用条件不同，KCI注入型36个月左右进行一次更换，KCI无补充型1年左右更换一次。 各监测仪器的个别事项（3）DO电