1、水污染源自动监测设备水污染源自动监测设备2目 录n污染源仪表综述污染源仪表综述nCOD铬法、铬法、TOC等等n氨氮气敏电极法、光度法等氨氮气敏电极法、光度法等n采样器采样器n流量计机械、电磁、声学等流量计机械、电磁、声学等3污染源应用综述n参数：参数：CODCODCrCr、氨氮、流量为主、氨氮、流量为主n特点：针对排污企业测量废水中的特点：针对排污企业测量废水中的污染物，以有机物为主污染物，以有机物为主n目的：控制企业污染物排放量、控目的：控制企业污染物排放量、控制流域排污总量、环境执法等制流域排污总量、环境执法等4济南污染源项目现场5COD COD 在线分析仪在线分析仪 UVUV有机物在线分
2、析仪有机物在线分析仪比色法比色法氨氮在线分析仪氨氮在线分析仪气敏电极法气敏电极法氨氮分析仪氨氮分析仪TOCTOC分析分析仪仪 便携流量计便携流量计采样器采样器COD铬法COD燃烧氧化法（TOC）COD背景知识背景知识化学需氧量(Chemical Oxygen Demand)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。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，有机化合
3、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。的生态平衡，并带来不良影响。有机物厌氧缺氧水体污染铬法铬法CODCOD经典原理的全新应用经典原理的全新应用CODCOD测量经典原理测量经典原理 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充分）和浓硫酸的混合液在消解池中被加热到175175C C。在此期间铬离子作为氧化剂从在此期间铬离子作为氧
4、化剂从VIVI价被还原成价被还原成IIIIII价而改变了颜价而改变了颜色，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，仪器通过通过比色换算比色换算直接将样品的直接将样品的CODCOD显示出来。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试结果增大，将其需氧量作为水样CODCOD值的一部分是可以值的一部分是可以接受的。接受的。抗干扰：主要干扰物为氯化物，加入硫酸汞形成络合抗干扰：主要干扰物为氯化物，加入硫酸汞形成络合物去除物去除。干干 扰：扰：硫酸汞
5、(HgSO4)重铬酸钾(K2Cr2O7)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(H2 SO4)硫酸银(Ag2SO4)氯离子干扰的抑制剂或隐蔽剂铬法铬法COD使用的试剂使用的试剂11主主 要要 参参 数数测试量程：测试量程：10105,000mg/l 5,000mg/l 检测下限：检测下限：8.1mg/l 8.1mg/l 分辨率：分辨率：1mg/l 100mg/l:100mg/l:10%读数；读数；100mg/l:100mg/l:6mg/l 6mg/l 测试间隔：测试间隔：可调可调 典型应用：典型应用：污染源污水排放监测、污染源污水排放监测、市政污水处理厂进出水水质监测。市政污水
6、处理厂进出水水质监测。经典原理的应用13消解系统采用强氧化剂和高温采用强氧化剂和高温175175C C进行进行CODCOD消解。消解。根据实际水质可调整反应时间设置以根据实际水质可调整反应时间设置以保证保证100%100%氧化，确保测试可靠。氧化，确保测试可靠。可靠的设计使消解和测量共用测量池，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从而避免了因消解与测量分开进行操作时带来的误差作时带来的误差 。活塞泵取样系统创新采用活塞泵活塞泵 替代传统的蠕动泵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
7、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校准清洗仪器内置仪器内置三档量程。三档量程。0-500mg/l;0-500mg/l;100-1500mg/l;100-1500mg/l;1000-5000mg/l1000-5000mg/l每档量程有相应的校准数据，当测试值超过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，保某一量程时，自动进行下一量程的校准，保证测试准确。证测试准确。自动清洗系统可按用户选定间隔采用热酸清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。洗样品流经的所有管路，避免误差。17监测系统自我自我监测泄露监测泄露
8、系统：当系统管路出现泄露系统：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。并报警，以保证人员和环境的安全。仪器持续仪器持续监测监测系统的运行系统的运行状态状态，使用户随，使用户随时了解仪器的工作情况避免错误的测试结时了解仪器的工作情况避免错误的测试结果。果。18安全面板由于仪器内部有强酸、剧毒液体和高温（175C）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
9、其 他 功 能仪器自动存储数据。仪器自动存储数据。LCDLCD屏幕上显示图表曲线。屏幕上显示图表曲线。通过服务端口连接通过服务端口连接PCPC可进行数据备份或可进行数据备份或进行数据分析。进行数据分析。仪器提供仪器提供0/4-20mA0/4-20mA模拟输出，模拟输出，2 2路路继电继电器器(可定义仪器状态可定义仪器状态)输出。配备标准输出。配备标准MODUBUS RS485MODUBUS RS485，可选，可选PROFIBUSPROFIBUS，可实可实现双向通讯和远程控制现双向通讯和远程控制 。20运行维护运行维护主机构成主机构成1.托盘2.试剂3.安全面板4.进样口5.电源6.信号/控制线
10、进口7.箱体8.服务接口(RS232)9.LCD显示器10.键盘11.门分析单元分析单元活塞泵计量管组合阀下液位计量光度计上液位计量光度计光度计消解单元试剂试剂24接入试剂接入试剂25拆除安全面板拆除安全面板26操作软件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.TOCTotal organic carbon(TOC)，总有机碳，是以碳的含量表示水体，总有机碳，是以碳的含
11、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。体中有机物污染的程度。291、酸化阶段：、酸化阶段：通过酸化和载气喷射从水样中去除TIC和POC气体TOCTOC测量常用方法测量常用方法2、氧化阶段：、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
12、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30紫外氧化法的限制n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。31TOC 在线分析仪测量原理：测量原理：样品进入多通道进样阀的进样样品进入多通道进样阀的进样系统
13、，首先被酸氧化，除去系统，首先被酸氧化，除去TICTIC；样品又通过蠕动泵进入燃烧室，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面放了铂催化剂具有大的表面积，减少了氧化时间，燃烧出积，减少了氧化时间，燃烧出来的来的CO2 CO2 和水被水汽分离装置和水被水汽分离装置分开，被分离的分开，被分离的CO2 CO2 气体被送气体被送进非发散红外检测器，红外检进非发散红外检测器，红外检测器对测器对CO2 CO2 的检测有良好的检的检测有良好的检测灵敏度和线性度。测灵敏度和线性度。特点：特点：连续分析，不间断的测量模式连续分析，不间断的测量模
14、式保证监测无盲点保证监测无盲点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ISO 8245,EN 1484,EPA 415.1或标准方法5310 B.33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 34大体积燃烧炉n方便维护和维修n延长保养周期(3个月以上)35水样与试剂接口36技术指标测量范围：测量范围：0-250-25至至20000
15、mg/L20000mg/L检测下限：检测下限：0.1 mg/L 1 mg/L:5%1 mg/L:5%0.02 mg/L 0.02 mg/Lv重复性重复性:3%:3%0.02 mg/L 0.02 mg/Lv响应时间响应时间(T90):(T90):0.02 to 0.2 mg/L:0.02 to 0.2 mg/L:，进行，进行3 3 次测量，次测量，最短时间最短时间:15 min:15 min 0.2 to 5.00 mg/L:0.2 to 5.00 mg/L:，进行，进行1 1 次测量，次测量，最短时间最短时间:5 min:5 min53仪器维护54试剂更换55采样器56概 述采样器分类：采样器
16、分类：根据使用场合和使用类型的不同，可分为三种：便携式采根据使用场合和使用类型的不同，可分为三种：便携式采样器、冷藏式采样器和全天候式采样器。样器、冷藏式采样器和全天候式采样器。便携式采样器：主要特点是方便携带，采样准确和方便，适用于经常需要野外采样的应用场合。冷藏式采样器：主要用在现场固定使用，内置制冷机，可以在超时和腐蚀的环境下正常工作。全天候式采样器：可以用在几乎任何室内及室外场合，无需外罩，可以抵抗恶劣的天气条件和腐蚀气体的影响。57采样器的应用领域n直接排放口直接排放口市政和工业领域市政和工业领域：符合美国NPDES法规对于排放到美国水体中的排放要求，EPA强制要求对主要污染物进行2
17、4小时复合采样，并且对于BOD和COD参数，需要将水样保存在4。n工业废水监测工业废水监测市政预处理市政预处理：监测非直接排放口或排放到市政管网收集系统中的排放者。n暴雨和环境采样暴雨和环境采样进行暴雨研究是为了确定、消除或减少来自工业和市政暴雨排放的污染物含量。法规要求采样分析，通过对每次暴雨排放的流量、流速进行评估和分类，可以监测TMDL项目的质量。n实验室实验室：从直接排放口和非直接排放口中收集样品。此外，很多城市也会自己采样，进行自有实验室分析。n污染源监控污染源监控：监测直接排放口是否符合排放法规（污染源）。58采样原理操作原理操作原理采样器采用液位检测器测量采样管口是否有液体以及其
18、传输速度。通过这个信息可以计算泵需要运行多长时间才能获得一定体积的样品。当采样源的垂直高度发生变化时，传输速度可能会发生变化，控制器就可以检测这种变化。为了满足USA EPA的采样要求，样品的搜集速度必须不能低于2英尺/秒，温度必须保持在4。59使用过程标准采样步骤标准采样步骤预清洗在每个采样周期开始的阶段，蠕动泵会反向操作，清空入口管路。03次润洗在采集样品以前，采样器最多可以编程进行三次润洗。采集样品当润洗周期结束时，泵会改变方向并通过管路将样品抽上来。重复采样后续清洗 样品采集完以后，泵会回到采样口管路位置。60采样过程一旦采样失败，会重新尝试采样一旦采样失败，会重新尝试采样当样品体积太
19、小，不能收集样品时，采样器可以重复尝试采集样品。采样器通过编程设置，最多可以重复三次尝试。如果经过一定次数的尝试以后，仍然无法获取样品，采样器将会记录这次无效采样。61采样器维护n泵管更换q传统采样器，每月更换q新型采样器，每年更换n干燥剂更换q视使用环境而定n采样瓶保养62流量计63利用水工结构物测量明渠流量n通过水力约束可以导出流量q流量与一种简单的测量参数间存在数学关系n堰：V型堰、矩形堰、梯形堰n水槽n管嘴n文丘里管n管道n渠道64V型堰65堰侧视图66梯形堰67矩形堰68矩形堰69水槽nParshall 巴歇尔水槽nPalmer-Bowlus nLeopold-LagconH-Flu
20、me v精度理想条件下+/-2-5%，加上测深设备的精度70巴氏水槽71Palmer Bowlus 水槽72Leopold-Lagco 水槽73面积流速法流量流量=平均流速截面面积平均流速截面面积流速：机械式流速仪、超声波流速仪、电磁流速仪流速：机械式流速仪、超声波流速仪、电磁流速仪截面面积：截面面积：n通过水位间接测量：压力水位计、气泡水位计、雷达水位计、超通过水位间接测量：压力水位计、气泡水位计、雷达水位计、超声波水位计声波水位计计算：经验公式、数值模拟计算：经验公式、数值模拟74传统流速仪传统流速仪75超声波测量技术n融合了超声波测流、超声波和压力测水位、数值模拟等当代先进技术于一体的流
21、量测量方案流速测量：多普勒原理Christian Doppler(1803-1853)奥地利数学家低音和高音多普勒效应声波在传输过程中遇到障碍物，其反射波的频率会发生偏移，偏移的程度与障碍物的移动速度有关。多普勒频移79n便携式超声波流量计完美检验过的探头安装方向用于测量正前方的流速集成压力单元可直接测深、浅水中也可使用小巧轻便的手持终端，并带有键盘接口和图形显示界面，可显示实时数据通过按部就班的向导很方便进行野外使用集成数据控制功能以便实现精确测量4MB 内存简单的数据回顾软件，用于数据回顾和处理自动根据国际标准计算流量（EN ISO 748，USGS标准）不同的数据导出接口可充电电池组，连
22、续使用超过20 小时8081尺寸尺寸直径:40 mm(0.131 ft)长度:14.5 cm(0.476 ft)重量:800 g水下重量:620 g材质材质探头:不锈钢螺丝:不锈钢82流速流速量程:-0.2 2.5 m/s精度:+/-1%of measured value深度深度压力传感器量程:0 5 m(0 to 16.4 ft)精度:0.1%FS分辨率:0.01%FS最大过载:1.5 of full range83电源电源类型:充电电池电压:9.6 VDC运行时间:通常大于 20小时环境环境操作温度:-20C+60C数据记录数据记录内存:4 MB84维护保养n机械流速仪q注油n超声波多普勒
23、流量计q擦拭表面即可q无需额外保养85Doppler 传感器的结构图流速测量的压电晶体活性的 PCB 线路板压力传感器大气压参比管86AV:复合型传感器1.传感器利用压力可以测量出水的深度，而后根据渠道的形状可以计算出流体的截面积.2.传感器测量水的流速3.面积乘以流速可以得到水的流量87将面积流速流量计安装在使用现场n传感器必须安装在管道内n仪表安装在附近88传感器的安装n使用一个带弹簧的圈，一个带子和一个千斤顶式的钳子，或者安装带。(用螺丝固定在管道的底部)n小直径(30 cm)的安装环 配一个安装卡子固定传感器n不要在传感器上使用电动螺丝刀这样做会损坏传感器89传感器的安装：安装环用螺丝将传感器固定在安装环上安装卡子可以将传感器固定在小直径(30 cm)的管道上90将安装环放入管道输送管或者防护带可以起保护电缆的作用
