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1、水质在线自动监测项目及仪器,王 虎 副教授,水环境监测,1,教学目标,1.能力目标,（1）能够正确阐述主要水质指标或污染物的在线监测仪器及原理；（2）能够简述水质在线自动监测系统运行管理常识。,2.知识目标,（1）可在线自动监测的水质指标及其监测方法；（2）常见水质在线监测仪器。,2,水质在线自动监测项目及仪器,教学目标,3.素质目标,（1）听从指挥、认真负责的团队合作精神；（2）提高学生搜集资料自主学习和分析问题、解决问题能力。,3,水质在线自动监测项目及仪器,教学内容,4,水质在线自动监测项目及仪器,1.水质在线自动监测项目,水质在线自动监测项目及仪器,5,1.1 一般指标,（1）水温；（
2、2）PH值；（3）电导率；（4）浊度；（5）溶解氧；,水质在线自动监测项目及仪器,6,1.2 综合指标监测项目,（1）化学需氧量COD；（2）高锰酸盐指数；（3）总需氧量TOD；（4）总有机碳TOC；（3）生化需氧量BOD。,水质在线自动监测项目及仪器,7,1.3 单项污染物指标,（1）总氮；（2）总磷；（3）氟离子；（4）氯离子；（5）氰离子；（6）氨氮；（7）六价铬；（8）苯酚。,水质在线自动监测项目及仪器,8,主要内容,9,水质在线自动监测项目及仪器,2.水质在线自动监测方法,水质在线自动监测项目及仪器,10,2.1 水质在线监测方法分类,（1）电极法；（2）电导法；（2）光度法。,水质
3、在线自动监测项目及仪器,11,2.2 水质指标在线监测方法,适合在线监测的水质指标及具体监测方法见表1。,水质在线自动监测项目及仪器,12,表1 水质可自动监测的项目及方法,水质在线自动监测项目及仪器,13,主要内容,14,水质在线自动监测项目及仪器,3.水质在线自动监测仪器,水质在线自动监测项目及仪器,15,3.1 水温监测仪,测量水温一般用感温元件如铂电阻、热敏电阻做传感器，将感温元件浸入被测水中并接入平衡电桥的一个臂上。,图1 水温在线监测原理示意图,水质在线自动监测项目及仪器,16,3.2 电导率监测仪,图9-5 电流法电导率仪原理 1-电导电极;2-温度补偿电阻;3-发送池;4-运算
4、放大器;5整流器,运算放大器（4）有两个输入端，其中A为反相输入端，B为同相输入端，它有很高的开环放大倍数。如果把放大器输出电压通过反馈电阻Rf向输入端A引入深度负反馈，则运算放大器就变成电流放大器，此时流过Rf的电流I2等于流过电导池(电阻为Rx，电导为Lx)的电流I1，即 式中：V0输入电压 Vc输出电压。当V0和Rf恒定时，则溶液的电导(Lx)正比于输出电压(Vc)。,水质在线自动监测项目及仪器,17,3.3 pH自动监测仪,图3 pH连续自动测定原理简图 1-复合式pH电极;2-温度自动补偿电极;3-电极夹;4-电极连接箱;5-电缆;6-阻抗转换及放大器;7-指示器;8-记录仪;9-小
5、型计算机,由复合式pH玻璃电极、温度自动补偿电极、电极夹、电线连接箱、专用电缆、放大指示系统及小型计算机等组成。为防止电极长期浸泡于水中表面沾附污物，在电极夹上带有超声波清洗装置，定时自动清洗电极。,水质在线自动监测项目及仪器,18,3.4 溶解氧（DO）监测仪,图4 溶解氧监测仪工作原理1-隔膜式氧电极;2-热敏电阻;3-发送池,自动监测系统一般采用极谱式隔膜电极溶解氧仪。电极可安装在流通式发送池中，也可浸入于搅动的水样(如曝气池)中。该仪器设有清洗装置，定期自动清洗沾附在电级上的污物。,水质在线自动监测项目及仪器,19,3.5 浊度监测仪,图5 表面散射式浊度自动监测工作原理,水样经阀1进
6、入消泡槽，除气泡后由槽底经阀2进入测量槽，再由槽顶溢流流出，形成稳定溢流水面。从光源射入溢流水面的光束被水样中的颗粒物散射，其散射光被测量槽上部的光电池接收，转化为光电流。同时，通过光导纤维装置导入一部分光源光作为参比光束输入到另一光电池(图中未画出)，两光电池产生的光电流送入运算放大器运算，并转换成与水样浊度呈线性关系的电讯号，电表指示或记录仪记录。仪器零点用通过过滤器的水样校正，量程用标准溶液或标准散射板进行校正。,水质在线自动监测项目及仪器,20,3.6 BOD自动监测仪,图6 微生物膜BOD自动监测仪工作原理图,间歇式BOD生物膜自动监测仪由液体输送系统、传感器系统、信号测量及数据处理
7、、程序控制系统等组成，可在30min内完成一次测定。整机按照下列程序完成一个周围期测定：,水质在线自动监测项目及仪器,21,微生物膜BOD自动监测仪工作步骤：,（1）将中性磷酸盐缓冲溶液用定量泵以一定流量打入微生膜传感器下端的发送池，发送池置于30恒温水浴中。因缓冲溶液不含BOD物质，故传感器输出信号为一稳态值。（2）将水样以恒定流量(小于缓冲溶液流量的1/10)打入缓冲溶液中，与其混合后进入发送池。此时，含有BOD物质的溶液使传感器输出信号减小，其减少值与BOD物质的浓度有定量关系，经电子系统运算，直接显示BOD值。（3）一次测定结束后，将清洗水打入发送池，清洗输液管路和发送池。清洗完毕，再
8、自动开始第二个测定周期。,水质在线自动监测项目及仪器,22,3.7 COD监测仪,图7 恒定电流库仑滴定法COD自动监测装置原理,恒电流库仑滴定法COD自动监测仪是将氧化水样后剩余的重铬酸钾用库仑滴定法测定，根据其消耗电量与加入的重铬酸钾总量所消耗的电量之差，计算出水样的COD。仪器是利用微机将各项操作按预定程序自动进行。,水质在线自动监测项目及仪器,23,3.8 TOC监测仪,图8 单通道TOC连续自动测定仪工作原理,（1）定量泵连续采集水样并送入混合槽，在混合槽内与以恒定流量输送来的稀盐酸溶液混合，使水样pH达23，碳酸盐分解为CO2，经除气槽随鼓入的氮气排出。（2）已除去无机碳化合物的水
9、样和氧气一起进入850950的燃烧炉，则水样中的有机碳转化为CO2，经除湿后，用非色散红外分析仪测定。（3）用邻苯二甲酸氢钾作标准物质定期自动对仪器进行校正。,水质在线自动监测项目及仪器,24,3.9 TOD监测仪,图9 TOD自动监测仪工作原理,将水样于900和有催化剂存在的反应室中，通入含有一定浓度氧的载气，使水样中的有机化合物和其他还原性物质瞬间完全氧化，导致载气中氧浓度降低，用氧化锆氧量检测器测定载气氧浓度减少值，便可得知TOD值。氧化锆氧量检测器是一种高温固体电解质浓差电池型检测器，其电动势取决于待测气体中氧的浓度。,水质在线自动监测项目及仪器,25,3.10 总氮在线自动分析仪,图
10、10 密闭燃烧氧化-化学发光分析法总氮在线自动分析仪基本构成,首先，将水样注入密闭、温度为750的反应管中，在催化剂的作用下，水样中的含氮化合物燃烧氧化生成一氧化氮；然后，用载气将其载入化学发光测定仪测定。各项操作在自控装置的控制下按预定程序自动进行。,水质在线自动监测项目及仪器,26,3.11在线金属离子分析仪,图11 镉离子自动测定仪工作原理图,定量泵1抽取水样经过滤器、高位槽送入混合槽；在此与由定量泵2输送来的掩蔽剂-调节剂混合，将水样调至要求的离子强度和pH值。处理好的水样进入测量槽测定后排出。测量槽中装有镉离子选择性电极和甘共电极，将镉离子浓度转换为电信号，经放大、运算等处理后，送至指示仪表或记录仪。在程序控制下，定期用标准溶液校正仪器，定期清洗电极、过滤器和测量槽。,水质在线自动监测项目及仪器,27,3.12 氨氮在线测定仪,（1）向样品中加入NaOH溶液，均匀，使样品pH值12、铵离子都转换成气态的NH3。（2）加EDTA等络合剂防止样品生成钙盐沉淀。（3）游离态氨气透过半透膜进入到离子电极的内部参与化学反应，改变了电极内部电解液的pH值。（4）pH值的变化量与NH3的浓度成线性相关，由电极感测出来，由主机换算成NH3浓度。,28,图12 氨敏电极电位感测原理,水质在线自动监测项目及仪器,完，谢谢！,29,水环境监测,
