水質(zhì)在線自動監(jiān)測的項目及儀器

水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目及儀器王虎副教授1水環(huán)境監(jiān)測教學目標1.能力目標（1）能夠正確闡述主要水質(zhì)指標或污染物的在線監(jiān)測儀器及原理；（2）能夠簡述水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)運行管理常識。2.知識目標（1）可在線自動監(jiān)測的水質(zhì)指標及其監(jiān)測方法；（2）常見水質(zhì)在線監(jiān)測儀器。2水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目及儀器教學目標3.素質(zhì)目標（1）聽從指揮、認真負責的團隊合作精神；（2）提高學生搜集資料自主學習和分析問題、解決問題能力。3水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目及儀器教學內(nèi)容4水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目1水質(zhì)在線自動監(jiān)測方法2水質(zhì)在線自動監(jiān)測儀器3水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目及儀器1.水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目5水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目及儀器1.1一般指標（1）水溫；（2）PH值；（3）電導率；（4）濁度；（5）溶解氧；6水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目及儀器1.2綜合指標監(jiān)測項目（1）化學需氧量COD；（2）高錳酸鹽指數(shù)；（3）總需氧量TOD；（4）總有機碳TOC；（3）生化需氧量BOD。7水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目及儀器1.3單項污染物指標（1）總氮；（2）總磷；（3）氟離子；（4）氯離子；（5）氰離子；（6）氨氮；（7）六價鉻；（8）苯酚。8水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目及儀器主要內(nèi)容9水質(zhì)在線自動監(jiān)測方法2水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目1水質(zhì)在線自動監(jiān)測儀器3水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目及儀器2.水質(zhì)在線自動監(jiān)測方法10水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目及儀器2.1水質(zhì)在線監(jiān)測方法分類（1）電極法；（2）電導法；（2）光度法。11水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目及儀器2.2水質(zhì)指標在線監(jiān)測方法

適合在線監(jiān)測的水質(zhì)指標及具體監(jiān)測方法見表1。12水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目及儀器表1水質(zhì)可自動監(jiān)測的項目及方法項目監(jiān)測方法一般指標水溫pH電導率濁度溶解氧鉑電阻法或熱敏電阻法電位法(pH玻璃電極法)電導電極法光散射法隔膜電極法(極譜或原電池型)綜合指標化學需氧量(COD)高錳酸鹽指數(shù)總需氧量(TOD)總有機碳(TOC)生化需氧量(BOD)庫侖滴定法或比色法電位滴定法高溫氧化-氧化鋯氧量儀法燃燒氧化-非色散紅外吸收法或紫外催化氧化-非色散紅外吸收法微生物膜電極法單項污染指標總氮總磷氟離子氯離子氰離子氨氮六價鉻苯酚密封燃燒氧化-化學發(fā)光法比色法離子選擇電極法離子選擇電極法離子選擇電極法離子選擇電極法或膜濃縮-電導率法比色法比色法或紫外吸收法水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目及儀器13主要內(nèi)容14水質(zhì)在線自動監(jiān)測儀器3水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)1水質(zhì)在線自動監(jiān)測方法2水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目及儀器3.水質(zhì)在線自動監(jiān)測儀器15水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目及儀器3.1水溫監(jiān)測儀測量水溫一般用感溫元件如鉑電阻、熱敏電阻做傳感器，將感溫元件浸入被測水中并接入平衡電橋的一個臂上。16圖1水溫在線監(jiān)測原理示意圖水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目及儀器3.2電導率監(jiān)測儀

圖9-5電流法電導率儀原理

1-電導電極;2-溫度補償電阻;3-發(fā)送池;4-運算放大器;5整流器運算放大器（4）有兩個輸入端，其中A為反相輸入端，B為同相輸入端，它有很高的開環(huán)放大倍數(shù)。如果把放大器輸出電壓通過反饋電阻Rf向輸入端A引入深度負反饋，則運算放大器就變成電流放大器，此時流過Rf的電流I2等于流過電導池(電阻為Rx，電導為Lx)的電流I1，即

式中：V0——輸入電壓Vc——輸出電壓。當V0和Rf恒定時，則溶液的電導(Lx)正比于輸出電壓(Vc)。17水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目及儀器3.3pH自動監(jiān)測儀圖3

pH連續(xù)自動測定原理簡圖

1-復(fù)合式pH電極;2-溫度自動補償電極;3-電極夾;4-電極連接箱;5-電纜;6-阻抗轉(zhuǎn)換及放大器;7-指示器;8-記錄儀;9-小型計算機由復(fù)合式pH玻璃電極、溫度自動補償電極、電極夾、電線連接箱、專用電纜、放大指示系統(tǒng)及小型計算機等組成。為防止電極長期浸泡于水中表面沾附污物，在電極夾上帶有超聲波清洗裝置，定時自動清洗電極。18水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目及儀器3.4溶解氧（DO）監(jiān)測儀圖4溶解氧監(jiān)測儀工作原理1-隔膜式氧電極;2-熱敏電阻;3-發(fā)送池自動監(jiān)測系統(tǒng)一般采用極譜式隔膜電極溶解氧儀。電極可安裝在流通式發(fā)送池中，也可浸入于攪動的水樣(如曝氣池)中。該儀器設(shè)有清洗裝置，定期自動清洗沾附在電級上的污物。19水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目及儀器3.5濁度監(jiān)測儀

圖5表面散射式濁度自動監(jiān)測工作原理水樣經(jīng)閥1進入消泡槽，除氣泡后由槽底經(jīng)閥2進入測量槽，再由槽頂溢流流出，形成穩(wěn)定溢流水面。從光源射入溢流水面的光束被水樣中的顆粒物散射，其散射光被測量槽上部的光電池接收，轉(zhuǎn)化為光電流。同時，通過光導纖維裝置導入一部分光源光作為參比光束輸入到另一光電池(圖中未畫出)，兩光電池產(chǎn)生的光電流送入運算放大器運算，并轉(zhuǎn)換成與水樣濁度呈線性關(guān)系的電訊號，電表指示或記錄儀記錄。儀器零點用通過過濾器的水樣校正，量程用標準溶液或標準散射板進行校正。20水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目及儀器3.6BOD自動監(jiān)測儀圖6微生物膜BOD自動監(jiān)測儀工作原理圖間歇式BOD生物膜自動監(jiān)測儀由液體輸送系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、信號測量及數(shù)據(jù)處理、程序控制系統(tǒng)等組成，可在30min內(nèi)完成一次測定。整機按照下列程序完成一個周圍期測定：21水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目及儀器微生物膜BOD自動監(jiān)測儀工作步驟：

（1）

將中性磷酸鹽緩沖溶液用定量泵以一定流量打入微生膜傳感器下端的發(fā)送池，發(fā)送池置于30℃恒溫水浴中。因緩沖溶液不含BOD物質(zhì)，故傳感器輸出信號為一穩(wěn)態(tài)值。（2）

將水樣以恒定流量(小于緩沖溶液流量的1/10)打入緩沖溶液中，與其混合后進入發(fā)送池。此時，含有BOD物質(zhì)的溶液使傳感器輸出信號減小，其減少值與BOD物質(zhì)的濃度有定量關(guān)系，經(jīng)電子系統(tǒng)運算，直接顯示BOD值。（3）

一次測定結(jié)束后，將清洗水打入發(fā)送池，清洗輸液管路和發(fā)送池。清洗完畢，再自動開始第二個測定周期。22水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目及儀器3.7COD監(jiān)測儀圖7

恒定電流庫侖滴定法COD自動監(jiān)測裝置原理恒電流庫侖滴定法COD自動監(jiān)測儀是將氧化水樣后剩余的重鉻酸鉀用庫侖滴定法測定，根據(jù)其消耗電量與加入的重鉻酸鉀總量所消耗的電量之差，計算出水樣的COD。儀器是利用微機將各項操作按預(yù)定程序自動進行。23水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目及儀器3.8TOC監(jiān)測儀圖8單通道TOC連續(xù)自動測定儀工作原理（1）定量泵連續(xù)采集水樣并送入混合槽，在混合槽內(nèi)與以恒定流量輸送來的稀鹽酸溶液混合，使水樣pH達2~3，碳酸鹽分解為CO2，經(jīng)除氣槽隨鼓入的氮氣排出。（2）已除去無機碳化合物的水樣和氧氣一起進入850~950℃的燃燒爐，則水樣中的有機碳轉(zhuǎn)化為CO2，經(jīng)除濕后，用非色散紅外分析儀測定。（3）用鄰苯二甲酸氫鉀作標準物質(zhì)定期自動對儀器進行校正。24水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目及儀器3.9TOD監(jiān)測儀圖9

TOD自動監(jiān)測儀工作原理將水樣于900℃和有催化劑存在的反應(yīng)室中，通入含有一定濃度氧的載氣，使水樣中的有機化合物和其他還原性物質(zhì)瞬間完全氧化，導致載氣中氧濃度降低，用氧化鋯氧量檢測器測定載氣氧濃度減少值，便可得知TOD值。氧化鋯氧量檢測器是一種高溫固體電解質(zhì)濃差電池型檢測器，其電動勢取決于待測氣體中氧的濃度。25水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目及儀器3.10總氮在線自動分析儀圖10密閉燃燒氧化-化學發(fā)光分析法總氮在線自動分析儀基本構(gòu)成首先，將水樣注入密閉、溫度為750℃的反應(yīng)管中，在催化劑的作用下，水樣中的含氮化合物燃燒氧化生成一氧化氮；然后，用載氣將其載入化學發(fā)光測定儀測定。各項操作在自控裝置的控制下按預(yù)定程序自動進行。26水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目及儀器3.11在線金屬離子分析儀圖11鎘離子自動測定儀工作原理圖定量泵1抽取水樣經(jīng)過濾器、高位槽送入混合槽；在此與由定量泵2輸送來的掩蔽劑-調(diào)節(jié)劑混合，將水樣調(diào)至要求的離子強度和pH值。處理好的水樣進入測量槽測定后排出。測量槽中裝有鎘離子選擇性電極和甘共電極，將鎘離子濃度轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)放大、運算等處理后，送至指示儀表或記錄儀。在程序控制下，定期用標準溶液校正儀器，定期清洗電極、過濾器和測量槽。27水質(zhì)在線自動監(jiān)測項目及儀器3.12氨氮在線測定儀（1）向樣品中加入NaOH溶液，均