水污染源自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備.ppt

1、水污染源自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備,2,目 錄,污染源儀表綜述 COD 鉻法、TOC等 氨氮?dú)饷綦姌O法、光度法等 采樣器 流量計(jì)機(jī)械、電磁、聲學(xué)等。,3,污染源應(yīng)用綜述,參數(shù)：CODCr、氨氮、流量為主 特點(diǎn)：針對(duì)排污企業(yè)測(cè)量廢水中的污染物，以有機(jī)物為主 目的：控制企業(yè)污染物排放量、控制流域排污總量、環(huán)境執(zhí)法等。,4,濟(jì)南污染源項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng),5,COD 在線(xiàn)分析儀,UV有機(jī)物在線(xiàn)分析儀,比色法 氨氮在線(xiàn)分析儀,氣敏電極法 氨氮分析儀,TOC分析儀,便攜流量計(jì),采樣器,COD,鉻法COD 燃燒氧化法（TOC）,COD背景知識(shí),COD ？,化學(xué)需氧量(Chemical Oxygen Demand)是指水體中易被強(qiáng)氧

2、化劑氧化的還原性物質(zhì)所消耗的氧化劑的量，結(jié)果折成氧的量，以mg/L計(jì)。,還原性物質(zhì)主要是有機(jī)物，組成有機(jī)化合物的碳、氮、硫、磷等元素往往處于較低的化合價(jià)態(tài)。,有機(jī)化合物在生物降解過(guò)程中不斷消耗水中的溶解氧而造成氧的損失，空氣中的氧氣無(wú)法及時(shí)補(bǔ)充水中的氧氣，從而破壞水環(huán)境和生物群落的生態(tài)平衡，并帶來(lái)不良影響。,有機(jī)物,厭氧缺氧,水體污染,C,O,D,鉻法COD,經(jīng)典原理的全新應(yīng)用,COD測(cè)量經(jīng)典原理,水樣、重鉻酸鉀、硫酸銀（催化劑使直鏈脂肪族化合物氧化更充分）和濃硫酸的混合液在消解池中被加熱到175C。 在此期間鉻離子作為氧化劑從VI價(jià)被還原成III價(jià)而改變了顏色，顏色的改變度與樣品中有機(jī)化合物

3、的含量成對(duì)應(yīng)關(guān)系，儀器通過(guò)比色換算直接將樣品的COD顯示出來(lái)。,其它無(wú)機(jī)物如：亞硝酸鹽、硫化物和亞鐵離子將使測(cè)試結(jié)果增大，將其需氧量作為水樣COD值的一部分是可以接受的。 抗干擾：主要干擾物為氯化物，加入硫酸汞形成絡(luò)合物去除。,干 擾：,硫酸汞(HgSO4 ) mercury sulfate,重鉻酸鉀(K2Cr2O7) potassium dichromate,提高重鉻酸鉀的氧化能力,氧化反應(yīng)過(guò)程的催化劑,強(qiáng)氧化劑,硫酸(H2 SO4 ) sulfuric acid,硫酸銀(Ag2SO4 ) silver sulfate,氯離子干擾的抑制劑或隱蔽劑,鉻法COD使用的試劑,11,主 要 參 數(shù),

4、測(cè)試量程： 105,000mg/l 檢測(cè)下限： 8.1mg/l 分辨率：100mg/l: 10%讀數(shù)； 100mg/l: 6mg/l 測(cè)試間隔： 可調(diào) 典型應(yīng)用：污染源污水排放監(jiān)測(cè)、 市政污水處理廠(chǎng)進(jìn)出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)。,經(jīng)典原理的應(yīng)用,消解系統(tǒng) 取樣系統(tǒng) 定量系統(tǒng) 校準(zhǔn)清洗 監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 安全面板,13,消解系統(tǒng),采用強(qiáng)氧化劑和高溫175C進(jìn)行COD消解。 根據(jù)實(shí)際水質(zhì)可調(diào)整反應(yīng)時(shí)間設(shè)置以保證100%氧化，確保測(cè)試可靠。 可靠的設(shè)計(jì)使消解和測(cè)量共用測(cè)量池，從而避免了因消解與測(cè)量分開(kāi)進(jìn)行操作時(shí)帶來(lái)的誤差 。,活塞泵取樣系統(tǒng),創(chuàng)新采用活塞泵 替代傳統(tǒng)的蠕動(dòng)泵 不與樣品和試劑直接接觸，維護(hù)量少，可靠性提高。

5、 不擠壓泵管，不需經(jīng)常更換泵管，降低運(yùn)行成本。,15,光學(xué)定量系統(tǒng),光學(xué)定量水樣/試劑，提高定量精度，在關(guān)鍵因素上保證了測(cè)試的準(zhǔn)確性。,16,校準(zhǔn)清洗,儀器內(nèi)置三檔量程。 0-500mg/l; 100-1500mg/l; 1000-5000mg/l 每檔量程有相應(yīng)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，當(dāng)測(cè)試值超過(guò)某一量程時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行下一量程的校準(zhǔn)，保證測(cè)試準(zhǔn)確。 自動(dòng)清洗系統(tǒng)可按用戶(hù)選定間隔采用熱酸清洗樣品流經(jīng)的所有管路，避免誤差。,17,監(jiān)測(cè)系統(tǒng),自我監(jiān)測(cè)泄露系統(tǒng)：當(dāng)系統(tǒng)管路出現(xiàn)泄露現(xiàn)象時(shí)，通過(guò)濕度感測(cè)儀器立即停止工作并報(bào)警，以保證人員和環(huán)境的安全。 儀器持續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，使用戶(hù)隨時(shí)了解儀器的工作情況避免錯(cuò)誤的

6、測(cè)試結(jié)果。,-完善的自我監(jiān)測(cè)系統(tǒng), 保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行以及人員和環(huán)境的安全。,18,安全面板,由于儀器內(nèi)部有強(qiáng)酸、劇毒液體和高溫（175C）高壓部件，精心設(shè)計(jì)了讓用戶(hù)倍感放心的安全面板。 該透明面板只有在Service菜單下且儀器處于初始狀態(tài)（消解池清空、常壓、常溫）才能開(kāi)啟。安全面板未安裝妥當(dāng)，則儀器拒絕工作并給予提示。,-盡善的安全防護(hù)設(shè)計(jì),19,其 他 功 能,儀器自動(dòng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。 LCD屏幕上顯示圖表曲線(xiàn)。 通過(guò)服務(wù)端口連接PC可進(jìn)行數(shù)據(jù)備份或進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。 儀器提供0/4-20mA模擬輸出，2路繼電器(可定義儀器狀態(tài))輸出。配備標(biāo)準(zhǔn)MODUBUS RS485，可選PROFIBUS， 可

7、實(shí)現(xiàn)雙向通訊和遠(yuǎn)程控制 。,20,運(yùn)行維護(hù),主機(jī)構(gòu)成,托盤(pán) 試劑 安全面板 進(jìn)樣口 電源 信號(hào)/控制線(xiàn)進(jìn)口 箱體 服務(wù)接口(RS232) LCD顯示器 鍵盤(pán) 門(mén),分析單元,活塞泵,計(jì)量管,組合閥,下液位計(jì)量光度計(jì),上液位計(jì)量光度計(jì),光度計(jì),消解單元,試劑,24,接入試劑,重鉻酸鉀,硫酸,零點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)液,硫酸汞,標(biāo)準(zhǔn)液,25,拆除安全面板,26,操作軟件,儀器最后的測(cè)量值,顯示日期、時(shí)間和消解時(shí)間,顯示當(dāng)前的狀態(tài),顯示當(dāng)前的時(shí)間和日期,27,操作軟件,儀器的所有功能都由軟件控制。通過(guò)顯示屏右邊的4 個(gè)功能鍵和4 個(gè)圖形鍵進(jìn)行操作。,如果用戶(hù)按住F1-F4 鍵中的任一個(gè)鍵保持3秒鐘，顯示屏就會(huì)從測(cè)量狀

8、態(tài)切換到主菜單界面.,TOC,Total organic carbon (TOC)，總有機(jī)碳，是以碳的含量表示水體中有機(jī)物質(zhì)總量的綜合指標(biāo)。由于一切有機(jī)物都含碳元素，加之TOC的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法采用燃燒法，因此可以將有機(jī)物全部氧化，它比BOD、COD更能直接表示有機(jī)物的總量，因此常常被用來(lái)評(píng)價(jià)水體中有機(jī)物污染的程度。,29,1、酸化階段：通過(guò)酸化和載氣噴射從水樣中去除TIC和POC氣體,TOC測(cè)量常用方法,2、氧化階段：把水樣中的有機(jī)碳全部氧化成二氧化碳 (CO2) 和其它氣體?，F(xiàn)在主要的氧化技術(shù)有以下幾種: 高溫催化氧化 (HTCO) ：680度高溫催化氧化 光氧化（紫外光）：紫外光氧化，僅限于

9、超純水 熱化學(xué)氧化： 氧化劑（過(guò)硫酸鹽）+加熱 光氧化+化學(xué)氧化：紫外光氧化+過(guò)硫酸鹽氧化 電解氧化： 電解氧化，純水、超純水,3、檢測(cè)階段：檢測(cè)和定量技術(shù)主要有兩種， 電導(dǎo)率檢測(cè)，應(yīng)用于純水、超純水為主，制藥行業(yè) CO2檢測(cè)，NDIR（非分散紅外）檢測(cè)器檢測(cè),30,紫外氧化法的限制,水中TOC濃度過(guò)高時(shí)，當(dāng)濃度超過(guò)一定得限度，則TOC分析儀無(wú)法測(cè)出其濃度，甚至無(wú)法測(cè)出超量程結(jié)果，而是讀出一個(gè)較低的測(cè)量結(jié)果。,31,TOC 在線(xiàn)分析儀,測(cè)量原理： 樣品進(jìn)入多通道進(jìn)樣閥的進(jìn)樣系統(tǒng)，首先被酸氧化，除去TIC；樣品又通過(guò)蠕動(dòng)泵進(jìn)入燃燒室，專(zhuān)利技術(shù)的大體積燃燒爐，里面放了鉑催化劑具有大的表面積，減少了

10、氧化時(shí)間，燃燒出來(lái)的CO2 和水被水汽分離裝置分開(kāi)，被分離的CO2 氣體被送進(jìn)非發(fā)散紅外檢測(cè)器，紅外檢測(cè)器對(duì)CO2 的檢測(cè)有良好的檢測(cè)靈敏度和線(xiàn)性度。 特點(diǎn)： 連續(xù)分析，不間斷的測(cè)量模式保證監(jiān)測(cè)無(wú)盲點(diǎn),TOC在線(xiàn)分析儀,大面積燃燒爐，延長(zhǎng)維護(hù)周期、防止管路堵塞 簡(jiǎn)單的樣品分配系統(tǒng) 被動(dòng)式冷卻系統(tǒng)，避免了復(fù)雜的熱管理 實(shí)用、專(zhuān)利的高溫反應(yīng)系統(tǒng) 工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)，適用惡劣環(huán)境 先進(jìn)的診斷功能用于分析儀保護(hù) 符合ISO 8245, EN 1484, EPA 415.1或標(biāo)準(zhǔn)方法5310 B.,33,儀器分析流程圖,34,大體積燃燒爐,方便維護(hù)和維修 延長(zhǎng)保養(yǎng)周期(3個(gè)月以上),35,水樣與試劑接口,36

11、,技術(shù)指標(biāo),測(cè)量范圍：0-25至20000mg/L 檢測(cè)下限：0.1 mg/L 準(zhǔn)確度： 5% 符合ISO 8245, EN 1484, EPA 415.1或標(biāo)準(zhǔn)方法5310 B.,37,連續(xù)分析,反應(yīng)時(shí)間:8min(連續(xù)分析) 可有效監(jiān)測(cè)各時(shí)間點(diǎn)TOC 的變化，不會(huì)有盲點(diǎn),38,試劑： 量程標(biāo)準(zhǔn)液：鄰苯二甲酸氫鉀（KHP）, 2.12g/l=1000ppmTOC 零點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)液：去離子水，小于50 g/L TOC 酸溶液：0.2 M HCl（酸化后水樣pH小于3） 清洗液: 5%NaOCl/家用漂白粉或10%HCl或5%丙酮,TOC分析儀試劑,39,維護(hù)保養(yǎng),COD原理對(duì)比,41,氨氮,比色法氨

12、氮分析儀 氣敏電極法氨氮分析儀,比色法氨氮在線(xiàn)分析儀,測(cè)量原理：比色方法； 儀器投資少； 運(yùn)行成本低； 體積小，操作簡(jiǎn)單； 無(wú)需維修的 LED 光度計(jì)； 系統(tǒng)具備自動(dòng)清洗功能； 圖形或數(shù)字形式顯示 NH3-N 濃度,44,逐出瓶： NH 4+ + OH - NH3 + H2 O 在逐出瓶中，經(jīng)過(guò)預(yù)處理的樣品首先和逐出溶液混合，從而，將樣品中的銨根離子轉(zhuǎn)換成呈堿性的NH3 。 比色池： NH3 + H+ NH 4+ 在隔膜泵的作用下，氨氣NH3 被傳送到比色池中，與比色池中的指示劑反應(yīng)，以改變指示劑的顏色。在測(cè)量范圍內(nèi)，其顏色改變程度和樣品中的銨根離子濃度成正比，因此，通過(guò)測(cè)量顏色變化的程度，我

13、們就可以計(jì)算出樣品中銨根離子的濃度 。,原理,45,在逐出容器瓶中，樣品與逐出溶液混合，樣品中的氨氮被轉(zhuǎn)化成氨氣； 生成的氨氣由隔膜泵轉(zhuǎn)移到測(cè)量比色池中； 氨氣在測(cè)量比色池中與緩沖溶液混合，改變 pH 指示劑的顏色； 比色法測(cè)量緩沖溶液顏色的改變，從而得到樣品中氨氮的濃度。,工作原理,46,技術(shù)指標(biāo),注意：比色法測(cè)量氨氮最低檢測(cè)限為0.2mg/L。,47,簡(jiǎn)便，準(zhǔn)確，先進(jìn)的比色測(cè)定技術(shù) 體積小，操作簡(jiǎn)單； 在無(wú)人操作的情況下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)多達(dá)30天或以上 自動(dòng)校正，自動(dòng)清洗，自動(dòng)管道灌注的功能 創(chuàng)新的氣相、液相轉(zhuǎn)換技術(shù)；使測(cè)量不受污水顏色的干擾 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能 以圖形或數(shù)字形式顯示 NH4-N 濃度

14、可以檢測(cè)兩路樣品 加MODBUS通訊卡，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程反控 維護(hù)簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用低,技術(shù)特點(diǎn),48,應(yīng)用領(lǐng)域,與 FILTRAX 樣品預(yù)處理裝置連用，用在污水處理廠(chǎng)的曝氣池和最終沉淀池； 與超濾裝置(ultrafiltration)或類(lèi)似裝置連用，用在污水處理廠(chǎng)的主沉淀池或者入口處。 用在工業(yè)水處理過(guò)程中的氨氮監(jiān)測(cè)和分析。,49,儀器維護(hù) 日常維護(hù) 可以保證分析儀的正常工作。,氣敏電極法 氨氮在線(xiàn)分析儀,測(cè)量原理：氣敏電極法 測(cè)量范圍寬：一般0.05 to 1000 mg/L 新型號(hào)儀器測(cè)量下限可達(dá)0.02 mg/L 快速響應(yīng) t90 小于 5 分鐘 測(cè)量周期5120分鐘可選 自動(dòng)清洗 2點(diǎn)自動(dòng)校

15、正 運(yùn)行費(fèi)用低：一瓶試劑至少可用3個(gè)月 全面自診斷功能 外殼堅(jiān)固，可直接安裝在水池邊上,51,氨氮：電極法,采用氨氣敏復(fù)合電極，在堿性條件下，水中氨氣通過(guò)電極膜后對(duì)電極內(nèi)液體pH值的變化進(jìn)行測(cè)量，以標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出。 揮發(fā)性胺產(chǎn)生正干擾；汞和銀因同氨絡(luò)合力強(qiáng)而有干擾；高濃度溶解離子影響測(cè)定。 色度和濁度對(duì)測(cè)定沒(méi)有影響，水樣不必進(jìn)行蒸餾。 標(biāo)準(zhǔn)溶液和水樣的溫度應(yīng)相同，含有溶解物質(zhì)的總濃度也要大致相同。,52,技術(shù)指標(biāo)（超低量程）,量程 (NH4-N) 0.02 to 5.00 mg/L 最低檢測(cè)限 0.02 mg/L 精度 1 mg/L: 3% 0.02 mg/L 1 mg/L: 5% 0.02

16、 mg/L 重復(fù)性: 3% 0.02 mg/L 響應(yīng)時(shí)間 (T90): 0.02 to 0.2 mg/L:，進(jìn)行3 次測(cè)量，最短時(shí)間: 15 min 0.2 to 5.00 mg/L:，進(jìn)行1 次測(cè)量，最短時(shí)間: 5 min,53,儀器維護(hù),54,試劑更換,55,采樣器,56,概 述,采樣器分類(lèi)： 根據(jù)使用場(chǎng)合和使用類(lèi)型的不同，可分為三種：便攜式采樣器、冷藏式采樣器和全天候式采樣器。 便攜式采樣器：主要特點(diǎn)是方便攜帶，采樣準(zhǔn)確和方便，適用于經(jīng)常需要野外采樣的應(yīng)用場(chǎng)合。 冷藏式采樣器：主要用在現(xiàn)場(chǎng)固定使用，內(nèi)置制冷機(jī)，可以在超時(shí)和腐蝕的環(huán)境下正常工作。 全天候式采樣器：可以用在幾乎任何室內(nèi)及室外

17、場(chǎng)合，無(wú)需外罩，可以抵抗惡劣的天氣條件和腐蝕氣體的影響。,57,采樣器的應(yīng)用領(lǐng)域,直接排放口市政和工業(yè)領(lǐng)域：符合美國(guó)NPDES法規(guī)對(duì)于排放到美國(guó)水體中的排放要求，EPA強(qiáng)制要求對(duì)主要污染物進(jìn)行24小時(shí)復(fù)合采樣，并且對(duì)于BOD和COD參數(shù)，需要將水樣保存在4。 工業(yè)廢水監(jiān)測(cè)市政預(yù)處理：監(jiān)測(cè)非直接排放口或排放到市政管網(wǎng)收集系統(tǒng)中的排放者。 暴雨和環(huán)境采樣進(jìn)行暴雨研究是為了確定、消除或減少來(lái)自工業(yè)和市政暴雨排放的污染物含量。法規(guī)要求采樣分析，通過(guò)對(duì)每次暴雨排放的流量、流速進(jìn)行評(píng)估和分類(lèi)，可以監(jiān)測(cè)TMDL項(xiàng)目的質(zhì)量。 實(shí)驗(yàn)室：從直接排放口和非直接排放口中收集樣品。此外，很多城市也會(huì)自己采樣，進(jìn)行自有實(shí)

18、驗(yàn)室分析。 污染源監(jiān)控：監(jiān)測(cè)直接排放口是否符合排放法規(guī)（污染源）。,58,采樣原理,操作原理 采樣器采用液位檢測(cè)器測(cè)量采樣管口是否有液體以及其傳輸速度。 通過(guò)這個(gè)信息可以計(jì)算泵需要運(yùn)行多長(zhǎng)時(shí)間才能獲得一定體積的樣品。當(dāng)采樣源的垂直高度發(fā)生變化時(shí)，傳輸速度可能會(huì)發(fā)生變化，控制器就可以檢測(cè)這種變化。 為了滿(mǎn)足USA EPA的采樣要求，樣品的搜集速度必須不能低于2英尺/秒，溫度必須保持在4。,59,使用過(guò)程,標(biāo)準(zhǔn)采樣步驟 預(yù)清洗 在每個(gè)采樣周期開(kāi)始的階段，蠕動(dòng)泵會(huì)反向操作，清空入口管路。 03次潤(rùn)洗 在采集樣品以前，采樣器最多可以編程進(jìn)行三次潤(rùn)洗。 采集樣品 當(dāng)潤(rùn)洗周期結(jié)束時(shí)，泵會(huì)改變方向并通過(guò)管路

19、將樣品抽上來(lái)。 重復(fù)采樣 后續(xù)清洗 樣品采集完以后，泵會(huì)回到采樣口管路位置。,60,采樣過(guò)程,一旦采樣失敗，會(huì)重新嘗試采樣 當(dāng)樣品體積太小，不能收集樣品時(shí)，采樣器可以重復(fù)嘗試采集樣品。采樣器通過(guò)編程設(shè)置，最多可以重復(fù)三次嘗試。如果經(jīng)過(guò)一定次數(shù)的嘗試以后，仍然無(wú)法獲取樣品，采樣器將會(huì)記錄這次無(wú)效采樣。,61,采樣器維護(hù),泵管更換 傳統(tǒng)采樣器，每月更換 新型采樣器，每年更換 干燥劑更換 視使用環(huán)境而定 采樣瓶保養(yǎng),62,流量計(jì),63,利用水工結(jié)構(gòu)物測(cè)量明渠流量,通過(guò)水力約束可以導(dǎo)出流量 流量與一種簡(jiǎn)單的測(cè)量參數(shù)間存在數(shù)學(xué)關(guān)系 堰：V型堰、矩形堰、梯形堰 水槽 管嘴 文丘里管 管道 渠道,64,V型

20、堰,65,堰側(cè)視圖,66,梯形堰,67,矩形堰,68,矩形堰,69,水槽,Parshall 巴歇爾水槽 Palmer-Bowlus Leopold-Lagco H-Flume,精度 理想條件下+/- 2-5% ，加上測(cè)深設(shè)備的精度,70,巴氏水槽,71,Palmer Bowlus 水槽,72,Leopold-Lagco 水槽,73,面積流速法,流量=平均流速截面面積 流速：機(jī)械式流速儀、超聲波流速儀、電磁流速儀 截面面積： 通過(guò)水位間接測(cè)量：壓力水位計(jì)、氣泡水位計(jì)、雷達(dá)水位計(jì)、超聲波水位計(jì) 計(jì)算：經(jīng)驗(yàn)公式、數(shù)值模擬,74,傳統(tǒng)流速儀,75,超聲波測(cè)量技術(shù),融合了超聲波測(cè)流、超聲波和壓力測(cè)水位、

21、數(shù)值模擬等當(dāng)代先進(jìn)技術(shù)于一體的流量測(cè)量方案,流速測(cè)量：多普勒原理,Christian Doppler (1803-1853) 奧地利數(shù)學(xué)家,低音和高音,多普勒效應(yīng),聲波在傳輸過(guò)程中遇到障礙物，其反射波的頻率會(huì)發(fā)生偏移，偏移的程度與障礙物的移動(dòng)速度有關(guān)。,多普勒頻移,79,便攜式超聲波流量計(jì),完美檢驗(yàn)過(guò)的探頭安裝方向用于測(cè)量正前方的流速 集成壓力單元可直接測(cè)深、淺水中也可使用 小巧輕便的手持終端，并帶有鍵盤(pán)接口和圖形顯示界面， 可顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) 通過(guò)按部就班的向?qū)Ш芊奖氵M(jìn)行野外使用 集成數(shù)據(jù)控制功能以便實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量 4MB 內(nèi)存 簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)回顧軟件，用于數(shù)據(jù)回顧和處理 自動(dòng)根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算流量（EN ISO 748，USGS標(biāo)準(zhǔn)） 不同的數(shù)據(jù)導(dǎo)出接口 可充電電池組，連續(xù)使用超過(guò)20 小時(shí),80,81,尺寸 直徑