專利名稱：一種水質(zhì)總磷總氮在線監(jiān)測方法及監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種水質(zhì)在線監(jiān)測方法，特別是一種水質(zhì)總磷總氮在線監(jiān)測方法及監(jiān) 測系統(tǒng)。
背景技術：
目前我國面臨水污染日益嚴重和水環(huán)境惡化趨勢，為了有效開展水污染控制和提 高科學管理決策水平，水和廢水在線分析技術的研究及應用勢在必行。氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)的富 集容易造成水體富營養(yǎng)化，引起藻類及其他浮游生物的迅速繁殖，使水體溶解氧含量下降， 最終造成藻類、浮游生物、水生生物衰亡甚至絕跡，因此總磷(TP)、總氮(TN) —直是水質(zhì)常 規(guī)分析的重要指標。我國的《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838-2002)規(guī)定了湖庫、河流的總磷 和總氮水質(zhì)標準與分析方法，同時還在《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)中規(guī)定了工業(yè) 廢水、污水處理廠排放廢水、生活廢水等污染源的排放標準與分析方法。但是傳統(tǒng)的總磷、 總氮分析采用手工采樣和實驗室人工分析的方法，測量周期比較長，手工操作復雜，而且不 能達到實時監(jiān)測的目標。目前國內(nèi)水質(zhì)在線分析儀器的研發(fā)生產(chǎn)存在以下問題(一)大部分在線分析儀 器為單一參數(shù)在線分析儀器，只能分析總磷或者總氮的其中一種；(二)一些關鍵部件故障 率高，維修、更換比較麻煩；(三)傾向于采用電化學分析方法，分辨率更高的光度分析方法 很少被采用；(四)將現(xiàn)有分析方法中的加熱、壓力消解、清洗等操作“強行”儀器化，長期工 作的可靠性很差；(五)一些技術性指標如分析精度、故障率、零點漂移等比不上國外的儀
o隨著環(huán)境污染問題日益嚴重，建立和發(fā)展連續(xù)、在線、快速的現(xiàn)場分析體系尤其重 要。水質(zhì)在線自動分析儀是近幾年為適應環(huán)境管理的需要實施的一項水質(zhì)分析技術路線， 國內(nèi)的應用情況尚處于發(fā)展的初期階段。TN、TP作為水質(zhì)分析系統(tǒng)的重要組成部分，面對 國外價格高昂的進口儀器，急需開展國內(nèi)總氮、總磷在線自動分析儀器的國產(chǎn)化研究以填 補該類儀器的空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的水質(zhì)在線總磷總氮監(jiān)測方法，在研究現(xiàn)有的國內(nèi)外TN、TP分析技術基礎 上，自行設計和研發(fā)一套總磷、總氮在線自動分析系統(tǒng)，實現(xiàn)了水質(zhì)TN、TP的快速、安全和 穩(wěn)定的在線分析，對提高水質(zhì)分析的分析水平以及減少引進國外價格昂貴的分析儀器等極
具重要意義。本發(fā)明是通過以下技術手段實現(xiàn)的—種水質(zhì)總磷總氮在線監(jiān)測方法，包括以下步驟a、采集水樣；b、將采集好的水 樣依照紫外消解_紫外吸收法原理進行紫外消解；c、消解后的水樣再放入比色皿中進行通 過紫外光進行紫外吸收，同時通過光敏傳感器計算光強度得出污染物濃度。所述的步驟b與步驟c采用紫外消解_磷鉬藍光度法原理從而可查得磷的含量。
所述的步驟b與步驟c是通過抽取水樣和試劑進行反應，采用堿性過硫酸鉀消解 紫外分光光度法原理，計算出水中的總氮濃度值。一種適用上述水質(zhì)總磷總氮在線監(jiān)測方法的檢測系統(tǒng)，所述檢測系統(tǒng)包括PLC、 CPU、樣品前處理器、多通采樣閥、注射器、反應器、檢測器、人機界面和通信接口，樣品前處 理器、注射器、反應器、檢測器分別用管線連接到多通采樣閥；所述的PLC與樣品前處理器、 多通采樣閥、注射器、反應器、檢測器、CPU、人機界面和通信接口互聯(lián)通信。上述的樣品前處理器接有自來水進水管和排水管。上述的多通采樣閥為8通閥，共有二個，分別連接注射器、樣品液、量程校準液、稀 釋水、試劑、反應器、檢測器、廢液桶等。上述的反應器設有作為輔助消解的催化氧化器的紫外燈插入石英制樣品反應器 中，反應器外圍設有加熱用電阻絲。上述的CPU，是通過設定自由通信協(xié)議，對整個水質(zhì)在線監(jiān)測實施自動控制，并實 現(xiàn)PLC與個人計算機、打印機、觸摸屏等的互聯(lián)通信。上述的通信接口與打印機、傳真機等記錄儀器電連接。本發(fā)明的總磷總氮在線分析儀性能指標如下1.測量項目總氮(TN)、總磷(TP)2.測量范圍:TP :0 0. 5/l/2/5/10/20/50/100mgP/LTN :0 2/5/10/20/50/100/200mgN/L3.檢出下限TP :0. 02mg/LTN :0. 06mg/L4.重現(xiàn)性TP 士3% F. S.以內(nèi)(滿量程20mg/L以下)士 5 % F. S.以內(nèi)(滿量程50mg/L以上)TN 士 3 % F. S.以內(nèi)(滿量程 50mg/L 以下)士5% F. S.以內(nèi)(滿量程 100mg/L 以上)5.測量精度:TP在20mg/L, TN在50mg/L以內(nèi)為士3% F. S.以內(nèi)TP 在 50mg/L, TN 在 100mg/L 以上為 ±5% F. S.以內(nèi)6.模擬輸出4 20mA，(Tl0VDC7.通信接口 RS232 或 RS485本發(fā)明的一種水質(zhì)在線監(jiān)測方法及總氮總磷在線分析儀，能高效迅速地、穩(wěn)定準 確地對總氮、總磷濃度進行連續(xù)檢測、存儲、轉(zhuǎn)發(fā)，具有測量精度高、性能穩(wěn)定、效率高、體積 小、重量輕、安裝調(diào)試方便、成本低、能耗低、能獨立使用、長期連續(xù)工作等優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖。圖2是本發(fā)明的光學檢測原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明如圖1所示，本發(fā)明的一種水質(zhì)在線監(jiān)測方法的檢測系統(tǒng)主要由樣品前處理器、多通采樣閥、注射器、反應器、檢測器、系統(tǒng)控制器(CPU)、人機界面(HMI)和通信接口等幾 部分組成(1).系統(tǒng)控制器負責對整個分析儀的自動控制和與外部的通信。系統(tǒng)控制由PLC控制器完成，其 性能可靠、指令豐富、內(nèi)置功能強、通訊能力強和較高的性價比等特點，其突出特點是自由 口通訊功能。通過設定自由通信協(xié)議，可實現(xiàn)PLC與個人計算機、打印機、觸摸屏等的互聯(lián)
通{曰。(2).反應器將一定功率的紫外燈作為輔助消解的催化氧化器插入石英制樣品反應器中，樣品 外圍采用電阻絲加熱。(3).多通采樣閥及注射器本檢測系統(tǒng)包括自動和離線的校準功能模塊、定量進樣功能模塊和循環(huán)清洗功能 模塊，其核心部件為2個8通閥和1個注射器。2個8通閥分別連接注射器、樣品液、標準 液、稀釋水、化學試劑、反應器、檢測器、排水口等。(4).檢測器檢測器主要由光源、單色器、樣品池，光電流檢測器等部分組成。光電流檢測器的 光電管裝有一個陰極和一個陽極，陰極是用對光敏感的金屬做成，當光射到陰極且達到一 定能量時，金屬原子中電子發(fā)射出來。光愈強，光波的振幅愈大，電子放出愈多。電子是帶 負電的，被吸引到陽極上而產(chǎn)生電流。光電管產(chǎn)生電流很小，需要送到I/O板放大后再送到 PLC處理。根據(jù)朗勃特-比爾定律Xe燈光源發(fā)出的光(IJ照射溶液時，一部分光(I)通過 溶液，而另一部分光被溶液吸收了，這種吸收是與溶液中物質(zhì)的濃度和液層的厚度成正比。(5)人機界面(HMI)觸摸屏的主要功能包括對分析儀的自動/手動控制、歷史數(shù)據(jù)的查詢、基本參數(shù) 設定、警報顯示及確認等。(6)通信接 口通信接口與打印機、傳真機等記錄儀器電連接。實施時，系統(tǒng)控制器負責對整個分析儀的自動控制和與外部的通信；樣品前處理 器負責對采集到的水樣進行預處理；八通采樣閥和注射器可以精確定量抽取水樣和試劑進 行反應；反應器對混合樣液進行紫外消解；檢測器通過光度吸收，分析水樣中污染物的濃 度；人機界面用來操作分析儀，通訊接口和其他設備進行外部通訊。水質(zhì)在線監(jiān)測的自動控制一是通過PLC控制多通采樣閥和注射器抽取水樣和試 劑進行反應，采用紫外消解-磷鉬藍光度法原理，并計算出水樣中的總磷濃度值。二是通過PLC控制多通采樣閥和注射器抽取水樣和試劑進行反應，采用堿性過硫 酸鉀消解紫外分光光度法原理，計算出水中的總氮濃度值。本發(fā)明的一種水質(zhì)在線監(jiān)測方法及一種總氮總磷分析儀，其檢測效果與設計要求 相符；八通閥、步進電機、氙燈、紫外消解燈、PLC、觸摸屏等元器件沒有出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象；現(xiàn) 場對比實驗時，現(xiàn)場調(diào)試人員記錄和實際水樣污染物濃度相配匹，沒有出現(xiàn)大范圍跳變的 現(xiàn)象；經(jīng)過和其他現(xiàn)場對比發(fā)現(xiàn)，使用總氮總磷分析儀的現(xiàn)場數(shù)據(jù)一直非常準確。另外，該 總氮總磷分析儀基本不需要維護，而且全部功能可遠程操作。而且本發(fā)明的總氮總磷在線分析儀還具有測量精度高、性能穩(wěn)定、可長期連續(xù)工作等優(yōu)點。 這里需要指出的是，盡管已經(jīng)對本發(fā)明的一種水質(zhì)在線監(jiān)測方法及進行了詳細的 描述，但是就本領域工作人員來說，在這個基礎上做出的類似和相似的修改都應該屬于本 發(fā)明的保護范圍。
權利要求
一種水質(zhì)總磷總氮在線監(jiān)測方法，其特征在于所述方法包括以下步驟a、采集水樣；b、將采集好的水樣依照紫外消解-紫外吸收法原理進行紫外消解；c、消解后的水樣再放入比色皿中進行通過紫外光進行紫外吸收，同時通過根據(jù)朗勃特-比爾定律及光敏傳感器計算光強度得出污染物濃度。
2.根據(jù)權利要求1所述的水質(zhì)總磷總氮在線監(jiān)測方法，其特征在于所述的步驟b與 步驟c采用紫外消解-磷鉬藍光度法原理從而上查得磷的含量。
3.根據(jù)權利要求1所述的水質(zhì)總磷總氮在線監(jiān)測方法，其特征在于所述的步驟b與 步驟c是通過抽取水樣和試劑進行反應，采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法原理，計 算出水中的總氮濃度值。
4.一種適用權利要求1所述水質(zhì)總磷總氮在線監(jiān)測方法的檢測系統(tǒng)，其特征在于所述 檢測系統(tǒng)包括PLC、CPU、樣品前處理器、多通采樣閥、注射器、反應器、檢測器、人機界面和通 信接口，樣品前處理器、注射器、反應器、檢測器分別用管線連接到多通采樣閥；所述的PLC 與樣品前處理器、多通采樣閥、注射器、反應器、檢測器、CPU、人機界面和通信接口互聯(lián)通fn °
5.根據(jù)權利要求4所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的樣品前處理器接有自來水進 水管和排水管。
6.根據(jù)權利要求4所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的多通采樣閥為8通閥，共有二 個，分別連接注射器、樣品液、量程校準液、稀釋水、試劑、反應器、檢測器、廢液桶等。
7.根據(jù)權利要求4所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的反應器設有作為輔助消解的 催化氧化器的紫外燈插入石英制樣品反應器中，反應器外圍設有加熱用電阻絲。
8.根據(jù)權利要求4所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的人機界面是觸摸控制屏。
9.根據(jù)權利要求4所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的CPU，是通過設定自由通信協(xié) 議，對整個水質(zhì)在線監(jiān)測實施自動控制，并實現(xiàn)PLC與個人計算機、打印機、觸摸屏等的互 聯(lián)通信。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水質(zhì)總磷總氮在線監(jiān)測方法及監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)測方法為a、采集水樣；b、將采集好的水樣依照紫外消解紫外吸收法原理進行紫外消解；c、消解后的水樣再放入比色皿中進行通過紫外光進行紫外吸收，同時通過光敏傳感器計算光強度得出污染物濃度。檢測系統(tǒng)包括PLC、CPU、樣品前處理器、多通采樣閥、注射器、反應器、檢測器、人機界面和通信接口，樣品前處理器、注射器、反應器、檢測器分別用管線連接到多通采樣閥。本發(fā)明能高效迅速地、穩(wěn)定準確地對總氮、總磷濃度進行連續(xù)檢測、存儲、轉(zhuǎn)發(fā)，具有測量精度高、性能穩(wěn)定、效率高、體積小、重量輕、安裝調(diào)試方便、成本低、能耗低、能獨立使用、長期連續(xù)工作等優(yōu)點。
文檔編號G01N1/44GK101865833SQ20091018842
公開日2010年10月20日 申請日期2009年11月24日 優(yōu)先權日2009年11月24日
發(fā)明者元德仿, 廖小卿, 王富生, 舒易強 申請人:宇星科技發(fā)展(深圳)有限公司