專利名稱：自適應(yīng)式在線cod監(jiān)測方法和儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光機(jī)電一體化測量領(lǐng)域，主要涉及水質(zhì)分析監(jiān)測方法與儀器，進(jìn)一步涉及一種自適應(yīng)式在線COD監(jiān)測方法和儀器。
背景技術(shù)：
水是人類生產(chǎn)和生活不可缺少的物質(zhì)，是人類賴以生存的基礎(chǔ)物質(zhì)，是生命的源泉。人類在生產(chǎn)生活中不僅在數(shù)量上消耗水資源，而且對(duì)水質(zhì)也帶來了不良影響，導(dǎo)致了各種污染，影響了水質(zhì)安全，特別是生活污水和工業(yè)廢水中所含雜質(zhì)進(jìn)入天然水體，對(duì)于水質(zhì)的監(jiān)測成為一項(xiàng)重要任務(wù)，目前水質(zhì)分析儀器有幾種應(yīng)用方向，在線連續(xù)監(jiān)測型、實(shí)驗(yàn)室分析型、便攜式型。目前國內(nèi)外市場中有關(guān)污染監(jiān)測的在線自動(dòng)化監(jiān)測儀器很多，采用的監(jiān)測方法也不相同，常用CODcr鉻法、UV法。(I)CODcr鉻法是國家標(biāo)準(zhǔn)方法，采用氧化水中污染物的方法測量，其值為直接數(shù)據(jù)，屬于直接測量法，由于有機(jī)物是主要的還原性污染物，所以水質(zhì)化學(xué)需氧量指標(biāo)可以作為衡量水質(zhì)受到有機(jī)污染物程度的綜合指標(biāo)，目前重鉻酸鉀氧化光度法普遍采用價(jià)格昂貴的硫酸銀作為催化劑，而且消解溫度高，時(shí)間長，另外重鉻酸鉀和硫酸汞還是劇毒物質(zhì)，在連續(xù)在線監(jiān)測中使用量大，對(duì)環(huán)境帶來二次污染，試劑價(jià)格高，使用鉻法監(jiān)測C0D，相對(duì)來說，數(shù)據(jù)可靠、準(zhǔn)確，其試劑的添加都是由自動(dòng)化的部件來完成，包括多路導(dǎo)通閥、進(jìn)樣器、 蠕動(dòng)泵，各種電磁閥，這些運(yùn)動(dòng)部件的長期使用后，耐磨性、密封性、精度均會(huì)出現(xiàn)問題和故障，比如蠕動(dòng)泵的膠管老化，需要經(jīng)常更換硅膠管，進(jìn)樣泵的進(jìn)樣管磨損一段時(shí)間需要更換，此外污水由于成分復(fù)雜，雜質(zhì)多，所以存在儀器容易堵塞，故障率較高，維護(hù)量大，儀器單次測量周期長，只能實(shí)現(xiàn)定時(shí)測量，不能真正的實(shí)時(shí)測量，CODcr優(yōu)點(diǎn)是，適合任何狀況的水質(zhì)監(jiān)測，對(duì)污水的適應(yīng)性好，無論是高濃度還是低濃度，無論是生活污水還是工業(yè)污水， 即使色度很大，也是可以測量的。(2)紫外光度UV法，即UV吸光度法，UV吸光度法是利用紫外光度法測定排放污水中污染物指標(biāo)的方法，也是一種使用較多的方法，污水中的主要成分是有機(jī)物，有機(jī)物吸收紫外線，故研究紫外區(qū)域的特定波長的吸光度和COD數(shù)值的某種相關(guān)性，由于采用測量污染物混合體的綜合吸光度，需要和CODcr進(jìn)行關(guān)聯(lián)，故該法是間接測量法，這種間接測量法有一個(gè)前提，即只有在水質(zhì)組成部分恒定或者變化很小的水樣，才存在一定的相關(guān)性，作為一種優(yōu)化方法，也有的專利提到(公開號(hào)CN 1769868A)采用多個(gè)光譜點(diǎn)測量吸光度來反演COD數(shù)值，這種方法較單一波長更為有效，然而很多排污企業(yè)生產(chǎn)線并不是單一的產(chǎn)品， 且生產(chǎn)工藝不是一成不變的，當(dāng)生產(chǎn)工藝改變時(shí)，多光譜點(diǎn)所測的紫外吸光度依然偏離真正COD較多，該方法的另一個(gè)缺點(diǎn)是吸光度數(shù)值本身是無量值單位意義的，它必須經(jīng)常跟 CODcr鉻法所測數(shù)據(jù)標(biāo)定，而這種標(biāo)定一般都是安裝和維護(hù)人員定期來校正，很多時(shí)候在校正COD數(shù)據(jù)前，UV的吸光度和CODcr的數(shù)值的關(guān)聯(lián)性已經(jīng)改變，也即，測量數(shù)據(jù)已經(jīng)失真， 而系統(tǒng)不能自動(dòng)校正，UV法的優(yōu)點(diǎn)是只測量污水的吸光度，不存在化學(xué)反應(yīng)和試劑的消耗，機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件較少，無環(huán)境污染，故障率低。上述可以看到COD的直接測量法和間接測量法原理不同，設(shè)計(jì)制造儀器方法也不同，故在實(shí)際使用中都有自己的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述存在的問題，本發(fā)明提出了一種自適應(yīng)式在線COD監(jiān)測方法和儀
ο本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案同時(shí)具有CODcr鉻法和UV吸光度法的功能，兩種測量方法由程序控制自動(dòng)建立相關(guān)性，并具有自動(dòng)切換測量方法的功能，即自適應(yīng)功能，以便實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化運(yùn)行。當(dāng)對(duì)未知成分含量的污水進(jìn)行測量時(shí)，儀器運(yùn)行CODcr鉻法，同時(shí)也進(jìn)行UV吸光度法，并自動(dòng)建立CODcr法與UV吸光度法兩者的相關(guān)性，得出相關(guān)性系數(shù)，也即兩種測量方法的COD相關(guān)性的標(biāo)定，上述模式運(yùn)行一次或多次后，停止CODcr鉻法，只運(yùn)行UV吸光度法，并將COD標(biāo)定值傳遞給UV吸光度法，作為回算COD值的系數(shù)使用。所述的建立標(biāo)定的過程可以是單次水樣線性標(biāo)定，也可以是將同一水樣由儀器自動(dòng)稀釋或者由儀器自動(dòng)多次采集不同水樣建立CODcr和UV吸光度曲線的方法來實(shí)現(xiàn)，該曲線可以是線性的也可以是非線性的。在接下來的連續(xù)監(jiān)測中，一直使用UV吸光度法，所測COD值由吸光度和相關(guān)性系數(shù)共同運(yùn)算所得。直到UV吸光度法測量值出現(xiàn)較為明顯的波動(dòng)或者超出了設(shè)定值時(shí)，即認(rèn)為需要重新標(biāo)定COD的相關(guān)性，儀器重新啟用CODcr鉻法進(jìn)行測量，對(duì)UV吸光度重新自動(dòng)標(biāo)定，以便適應(yīng)新的水質(zhì)變化。在儀器的連續(xù)監(jiān)測中，以UV吸光度法為主測量法，以CODcr鉻法為輔測量法，主測量法和輔測量法之間由COD相關(guān)性系數(shù)來關(guān)聯(lián)，該相關(guān)性系數(shù)是由上述過程自動(dòng)獲取的， 儀器長期運(yùn)行最經(jīng)濟(jì)的主測量法，并由輔測量法保證其值的可靠性，可以有效地避免水質(zhì)變化測量數(shù)據(jù)的失真，既節(jié)約了 CODcr法的試劑也充分發(fā)揮了 UV吸光度法的優(yōu)點(diǎn)。所述的主測量法和輔測量法可以由上述的過程自動(dòng)切換，也可以由軟件操作設(shè)定為定時(shí)自動(dòng)切換測量方法，比如每天運(yùn)行一次輔測量法，校準(zhǔn)主測量法或者固定一種測量方法，比如連續(xù)CODcr鉻法監(jiān)測、連續(xù)UV吸光度法監(jiān)測，這種情況下自適應(yīng)失能。所述的CODcr鉻法具有在線連續(xù)運(yùn)行的功能，采用順序進(jìn)樣法，通過進(jìn)樣泵和多通道選通閥依次將樣品和試劑吸入儲(chǔ)液管，然后從多通道選擇閥的另一個(gè)閥位和管路由進(jìn)樣泵從儲(chǔ)液管反推進(jìn)入測量室，測量室由耐腐耐溫耐壓閥進(jìn)行控制開關(guān)，加熱時(shí)耐腐耐溫耐壓閥關(guān)閉，以確保密封加熱反應(yīng)不損失水分和化學(xué)物質(zhì)，試劑反應(yīng)過程中光源打開，開始監(jiān)控光譜變化，入射光經(jīng)過測量室進(jìn)入分光光路，分光光路將混合光分散成獨(dú)立的光譜，成像在探測器上，探測器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，信號(hào)控制采集單元將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送給顯示處理控制單元，吸收的光譜經(jīng)過算法解析即可計(jì)算出透射率或者吸光度，經(jīng)過工作曲線的回算，計(jì)算出水質(zhì)中COD值。所述的UV吸光度法具有在線連續(xù)運(yùn)行的功能，采用進(jìn)樣泵將水樣導(dǎo)入紫外測量室，采用UV吸光度光源經(jīng)過紫外測量室進(jìn)入分光光路，分光光路將混合光分散成獨(dú)立的光譜，成像在探測器上，探測器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，信號(hào)控制采集單元將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送給顯示處理控制單元，吸收的光譜經(jīng)過算法解析即可計(jì)算出透射率或者吸光度，經(jīng)過工作曲線的回算，計(jì)算出水質(zhì)中特定波長的吸光度。所述的COD相關(guān)性系數(shù)的標(biāo)定是通過上述COD值與吸光度計(jì)算出來的，計(jì)算方法可以是簡單一次線性方程，也可以是多系數(shù)形成的非線性方程。所述的進(jìn)樣泵可以是直線運(yùn)動(dòng)的線性注射器，也可以是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的蠕動(dòng)泵。所述的UV吸光度法進(jìn)樣泵可以同CODcr法的進(jìn)樣泵共用，節(jié)約成本。所述的多通道選通閥均由耐腐耐磨材料構(gòu)成，可以通過旋轉(zhuǎn)定位的編碼器定位， 也可以是由多組耐腐蝕耐壓力電磁閥組成的閥陣列，也可以是由電機(jī)帶動(dòng)的直線運(yùn)動(dòng)切換的小孔陣列。所述的耐腐耐溫耐壓閥由電磁鐵和耐腐蝕材料組成的電磁閥或者由電機(jī)和耐腐蝕材料帶動(dòng)開關(guān)的電動(dòng)閥，用于對(duì)測量室的液路進(jìn)行控制，在加熱時(shí)候需要關(guān)閉，形成密封反應(yīng)，在注入溶液時(shí)候需要打開。所述的光源包括氘燈、鹵鎢燈、發(fā)光二極管以及氙燈。所述的光源由顯示處理控制單元控制，工作時(shí)，顯示處理控制單元自動(dòng)打開、關(guān)閉光源和調(diào)制光源。所述的分光光路可以是帶通濾色片也可以是光學(xué)色散元件，包括平面光柵、凹面光柵。所述的分光光路可以是C-T結(jié)構(gòu)的平面光柵、一組反射鏡和聚焦鏡組合。所述的光電探測器可以是單組光電管、多組光電管、陣列光電探測器CCD、陣列光電探測器PDA及陣列探測器CMOS。所述的光譜可以是反射或者透射光譜，也可以是以上的復(fù)合光。所述的特定波長為200-1100nm內(nèi)一個(gè)或者多個(gè)波長點(diǎn)。所述的信號(hào)控制采集單元為具備輸出多路驅(qū)動(dòng)信號(hào)、傳感信號(hào)放大、調(diào)制、模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)功能。所述的顯示處理控制單元具備將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行軟件處理、算法運(yùn)算、顯示測量數(shù)值、鍵盤輸入、控制輸出、儲(chǔ)存保存、連接計(jì)算機(jī)、儲(chǔ)存卡接口、觸摸屏輸入功能。本發(fā)明的有益效果是自適應(yīng)式在線COD監(jiān)測方法和儀器具有CODcr鉻法和UV吸光度法功能，兩種測量方法由程序控制自動(dòng)建立相關(guān)性，其中(1)自適應(yīng)式在線COD監(jiān)測方法和儀器采用了 CODcr鉻法，所測數(shù)據(jù)直接有效，并且CODcr鉻法在其中僅僅起到輔測量作用，用于標(biāo)定，故一般僅僅一星期一次，所用試劑僅為傳統(tǒng)CODcr法百分之一不到，機(jī)械運(yùn)動(dòng)的壽命也大大延長，即使所排污水因?yàn)楣に嚫淖兠刻旄淖円淮危珻ODcr的輔測量每天也僅僅運(yùn)行一次，仍然相對(duì)傳統(tǒng)CODcr監(jiān)測儀的運(yùn)行次數(shù)大大減少，僅為1Λ4，而由于自適應(yīng)式COD儀器在CODcr法運(yùn)行完后即運(yùn)行在間接測量法下，而UV吸光度法的測量頻率可以達(dá)到1次/分鐘，比傳統(tǒng)CODcr法的儀器快60倍以上， 而采用傳統(tǒng)CODcr法的儀器，其在線監(jiān)測運(yùn)行一般至少1小時(shí)運(yùn)行一次，一天M次，一星期 168次，最快的測量時(shí)間也需要40分鐘一次，故相比較而言，采用自適應(yīng)式在線COD監(jiān)測方法的儀器壽命極大提高，速度極大提高、試劑使用也極其有限。
(2)自適應(yīng)式在線COD監(jiān)測方法和儀器絕大部分時(shí)間運(yùn)行在UV吸光度法，而UV吸光度法不存在化學(xué)反應(yīng)和試劑的消耗，機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件較少，故障率低，無環(huán)境污染，而且其所測數(shù)據(jù)由CODcr鉻法通過相關(guān)性系數(shù)來自動(dòng)保證，故自適應(yīng)在線COD監(jiān)測方法和儀器中的UV吸光度法所折算的COD值是準(zhǔn)確可靠的，而傳統(tǒng)UV吸光度法，由于缺少實(shí)時(shí)、自動(dòng)、連續(xù)的CODcr鉻法保證，僅僅依靠定期人工做標(biāo)準(zhǔn)曲線來校正，其所測數(shù)據(jù)的可靠性存在一定的問題，且定期校正COD值缺少實(shí)時(shí)特性，再加上傳統(tǒng)的校正需要人工提供CODcr數(shù)據(jù)值校正，存在人為的二次測量誤差。(3)采用自適應(yīng)CODcr法，無論是同一家企業(yè)工藝變化而改變的水質(zhì)還是不同行業(yè)排污單位的水質(zhì)，使用自適應(yīng)在線COD方法和儀器都是可行的。(4)采用儀器測量部件和進(jìn)樣部件共用的方法，整個(gè)設(shè)備的成本和傳統(tǒng)COD監(jiān)測儀器硬件成本相當(dāng)，由于儀器壽命大大提高、試劑使用量減少、環(huán)境二次污染大為降低、人員維護(hù)量減少，設(shè)備長期運(yùn)行的成本也將降低，綜合成本和益處相對(duì)傳統(tǒng)在線測量儀器有很大優(yōu)勢。


圖1是自適應(yīng)式在線COD監(jiān)測方法和儀器流程2是自適應(yīng)式在線COD監(jiān)測方法和儀器的一個(gè)實(shí)施例
其中，1為CODcr進(jìn)樣泵，2為CODcr多通道選通閥，3、4、5、6為是CODcr所需標(biāo)液、試劑A，試劑B、試劑C，7為CODcr測量室，8為廢液桶，9為UV測量室，10為UV進(jìn)樣泵，11為氙燈光源，12為光譜監(jiān)測模塊，13為顯示處理控制單元，14為未知監(jiān)測水樣。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合圖1 2對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1采用自適應(yīng)式在線COD監(jiān)測方法和儀器流程圖。當(dāng)對(duì)未知成分含量的污水進(jìn)行測量時(shí)，儀器運(yùn)行CODcr鉻法。CODcr鉻法，采用順序進(jìn)樣法，通過進(jìn)樣泵和多通道選通閥依次將樣品和試劑吸入儲(chǔ)液管，然后從多通道選擇閥的另一個(gè)閥位和管路由進(jìn)樣泵從儲(chǔ)液管反推進(jìn)入測量室，測量室由耐腐耐溫耐壓閥進(jìn)行控制開關(guān)，加溫時(shí)耐腐耐溫耐壓閥關(guān)閉，以確保密封加熱反應(yīng)不損失水分和化學(xué)物質(zhì)。試劑反應(yīng)過程中光源打開，開始監(jiān)控光譜變化，入射光經(jīng)過測量室進(jìn)入分光光路，分光光路將混合光分散成獨(dú)立的光譜，成像在探測器上，探測器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，信號(hào)控制采集單元將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送給顯示處理控制單元，吸收的光譜經(jīng)過算法解析即可計(jì)算出透射率或者吸光度，經(jīng)過工作曲線的回算，計(jì)算出水質(zhì)中 COD值，并記錄下來，記為CODval。也對(duì)同一水樣進(jìn)行UV吸光度法測量，采用進(jìn)樣泵將水樣導(dǎo)入紫外測量室，采用UV 光源經(jīng)過紫外測量室進(jìn)入分光光路，分光光路將混合光分散成獨(dú)立的光譜，成像在探測器上，探測器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，信號(hào)控制采集單元將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送給顯示處理控制單元，吸收的光譜經(jīng)過算法解析即可計(jì)算出透射率或者吸光度，經(jīng)過工作曲線的回算，計(jì)算出水質(zhì)中特定波長的吸光度，并記錄下來，記為ABSuv。通過上述CODval與ABSuv計(jì)算COD相關(guān)性系數(shù)，計(jì)算方法可以是簡單一次線性方程，也可以是多系數(shù)形成的非線性方程。停止CODcr鉻法，并清洗CODcr測量室。此后只運(yùn)行UV吸光度法，并將COD標(biāo)定值傳遞給間接測量法UV吸光度，作為回算 COD值的系數(shù)使用。在接下來的連續(xù)監(jiān)測中，一直使用UV吸光度法，所測COD值由吸光度、 相關(guān)性系數(shù)共同運(yùn)算所得，計(jì)算出水質(zhì)中COD值，通過RS232、RS485、4-20mA輸出，保存在存儲(chǔ)單元上，同時(shí)以曲線和數(shù)字的方式顯示在顯示器。直到UV吸光度法測量值出現(xiàn)較為明顯的波動(dòng)或者超出了設(shè)定值時(shí)，即認(rèn)為需要重新標(biāo)定COD的相關(guān)性，儀器重新啟用直接測量法CODcr鉻法進(jìn)行測量，對(duì)UV吸光度重新自動(dòng)標(biāo)定，以便適應(yīng)新的水質(zhì)變化。圖2是自適應(yīng)在線COD監(jiān)測儀器一個(gè)實(shí)施例。當(dāng)對(duì)未知監(jiān)測水樣14進(jìn)行測量時(shí)，儀器運(yùn)行CODcr鉻法，采用順序進(jìn)樣法，通過進(jìn)樣泵1和多通道選通閥2依次將樣品14和試劑3、4、5、6推進(jìn)入CODcr測量室7。試劑反應(yīng)過程中氙燈光源11打開，光譜監(jiān)測模塊12開始監(jiān)控光譜變化，傳送給顯示處理控制單元13，吸收的光譜經(jīng)過算法解析即可計(jì)算出透射率或者吸光度，經(jīng)過工作曲線的回算，計(jì)算出水質(zhì)中COD值，記為CODval，記錄并顯示。測量結(jié)束后可以采用進(jìn)樣泵1和多通道選通閥2將廢液排入廢液桶8，然后再清洗。也對(duì)同一水樣14進(jìn)行UV吸光度法吸光度測量。采用UV進(jìn)樣泵10將水樣導(dǎo)入U(xiǎn)V測量室9，采用氙燈光源11經(jīng)過UV測量室9進(jìn)入光譜監(jiān)測模塊12，吸收的光譜經(jīng)過算法解析即可計(jì)算出水質(zhì)中特定波長的吸光度，并記錄下來，記為ABSuv。通過上述CODval與ABSuv由顯示處理控制單元13計(jì)算出COD相關(guān)性系數(shù)，計(jì)算方法可以是簡單一次線性方程，也可以是多系數(shù)形成的非線性方程。此后只運(yùn)行UV吸光度法，即循環(huán)采用UV進(jìn)樣泵10將水樣導(dǎo)入U(xiǎn)V測量室9，氙燈光源11經(jīng)過UV測量室9進(jìn)入光譜監(jiān)測模塊12，吸收的光譜經(jīng)過算法解析計(jì)算出水質(zhì)中特定波長的吸光度，所測COD值由吸光度、相關(guān)性系數(shù)共同運(yùn)算所得，再通過RS232、RS485、 4-20mA輸出，并保存在存儲(chǔ)單元上，同時(shí)以曲線和數(shù)字的方式顯示在顯示器。直到UV吸光度測量值出現(xiàn)較為明顯的波動(dòng)或者超出了設(shè)定值時(shí)，即認(rèn)為需要重新標(biāo)定COD的相關(guān)性，儀器重新啟用CODcr鉻法進(jìn)行測量，對(duì)UV吸光度重新自動(dòng)標(biāo)定，以便適應(yīng)新的水質(zhì)變化。所述的進(jìn)樣泵優(yōu)選用直線運(yùn)動(dòng)的線性注射器，作用是吸取和回推定量的溶液，它通過耐腐蝕四氟管路和多通道閥連接。所述的多通道選通閥優(yōu)選用通過旋轉(zhuǎn)的編碼器定位的多通道選通閥，作用是選通管路，連接不同工作管路，再通過進(jìn)樣泵吸入或者排出溶液。所述的多通道選通閥接口數(shù)量為10個(gè)，留有擴(kuò)展級(jí)聯(lián)口。所述的耐腐耐溫耐壓閥優(yōu)選用電磁鐵和耐腐蝕材料PTFE組成的電磁閥，在加熱時(shí)候需要關(guān)閉，形成密封反應(yīng)，在注入溶液時(shí)候需要打開。所述的光源優(yōu)先選用脈沖氙燈、鹵鎢燈以及發(fā)光二極管復(fù)合光源。所述的收集鏡優(yōu)先選用雙曲率鏡，焦距為Rl = 59mm, R2 = 80mm，通光口徑15mm。
所述的分光光路優(yōu)先選用平面光柵，反射鏡、聚焦鏡組合，參數(shù)分別為平面光柵 575線/mm ；反射鏡和聚焦鏡外徑25mm，焦距55mm，光譜范圍200-1 lOOnm。所述的光電探測器優(yōu)先選用陣列光電探測器PDA，像元IOM個(gè)。所述的信號(hào)控制采集單元優(yōu)先選用DSP數(shù)字運(yùn)算處理器。所述的顯示單元優(yōu)先采用10寸TFT液晶。所述的顯示處理控制單元具備將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行軟件處理、算法運(yùn)算、顯示測量數(shù)值、鍵盤輸入、控制輸出、儲(chǔ)存保存、連接計(jì)算機(jī)的USB，RS232接口、儲(chǔ)存卡接口、觸摸屏輸入功能。本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)式在線COD監(jiān)測方法，能在線進(jìn)行CODcr法測量，也能在線進(jìn)行紫外UV 吸光度測量，其特征是同時(shí)具有CODcr鉻法和UV吸光度法的功能，兩種測量方法由程序控制自動(dòng)建立相關(guān)性，并具有自動(dòng)切換測量方法的功能，即自適應(yīng)功能，以便實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化運(yùn)行；當(dāng)對(duì)未知成分含量的污水進(jìn)行測量時(shí)，儀器運(yùn)行CODcr鉻法，同時(shí)也進(jìn)行UV吸光度法， 并自動(dòng)建立兩者的相關(guān)性，也即兩種測量方法的COD相關(guān)性的標(biāo)定，得出相關(guān)性系數(shù)，上述過程運(yùn)行一次或多次后，停止CODcr鉻法，只運(yùn)行UV吸光度法，并將COD標(biāo)定值傳遞給UV 吸光度法，作為回算COD值的系數(shù)使用；所述的建立標(biāo)定的過程可以是單次水樣線性標(biāo)定，也可以是將同一水樣由儀器自動(dòng)稀釋或者由儀器自動(dòng)多次采集不同水樣建立CODcr和UV吸光度曲線的方法來實(shí)現(xiàn)，該曲線可以是線性的也可以是非線性的；在接下來的連續(xù)監(jiān)測中，一直使用UV吸光度法，所測COD值由吸光度和相關(guān)性系數(shù)共同運(yùn)算所得，直到UV吸光度法測量值出現(xiàn)較為明顯的波動(dòng)或者超出了設(shè)定值時(shí)，即認(rèn)為需要重新標(biāo)定COD的相關(guān)性，儀器重新啟用CODcr鉻法進(jìn)行測量，對(duì)UV吸光度重新自動(dòng)標(biāo)定， 以便適應(yīng)新的水質(zhì)變化；在儀器的連續(xù)監(jiān)測中，以UV吸光度法為主測量法，以CODcr鉻法為輔測量法，主測量法和輔測量法之間由COD相關(guān)性系數(shù)來關(guān)聯(lián)，該相關(guān)性系數(shù)是由上述過程自動(dòng)獲取的，儀器長期運(yùn)行最經(jīng)濟(jì)的主測量法，并由輔測量法保證其值的可靠性；所述的主測量法和輔測量法可以由上述的過程自動(dòng)切換，也可以由軟件操作設(shè)定為定時(shí)自動(dòng)切換測量方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)式在線COD監(jiān)測方法，其特征是所述的CODcr鉻法具有在線連續(xù)運(yùn)行的功能，采用順序進(jìn)樣法，通過進(jìn)樣泵和多通道選通閥依次將樣品和試劑吸入儲(chǔ)液管，然后從多通道選擇閥的另一個(gè)閥位和管路由進(jìn)樣泵從儲(chǔ)液管反推進(jìn)入測量室，測量室由耐腐耐溫耐壓閥進(jìn)行控制開關(guān)，加熱時(shí)耐腐耐溫耐壓閥關(guān)閉，以確保密封加熱反應(yīng)不損失水分和化學(xué)物質(zhì)，試劑反應(yīng)過程中光源打開，開始監(jiān)控光譜變化，入射光經(jīng)過測量室進(jìn)入分光光路，分光光路將混合光分散成獨(dú)立的光譜，成像在探測器上，探測器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，信號(hào)控制采集單元將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送給顯示處理控制單元， 吸收的光譜經(jīng)過算法解析即可計(jì)算出透射率或者吸光度，經(jīng)過工作曲線的回算，計(jì)算出水質(zhì)中COD值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)式在線COD監(jiān)測方法，其特征是所述的UV吸光度法具有在線連續(xù)運(yùn)行的功能，采用進(jìn)樣泵將水樣導(dǎo)入紫外測量室，采用UV吸光度光源經(jīng)過紫外測量室進(jìn)入分光光路，分光光路將混合光分散成獨(dú)立的光譜，成像在探測器上，探測器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，信號(hào)控制采集單元將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送給顯示處理控制單元，吸收的光譜經(jīng)過算法解析即可計(jì)算出透射率或者吸光度，經(jīng)過工作曲線的回算，計(jì)算出水質(zhì)中特定波長的吸光度。
4.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)式在線COD監(jiān)測方法的儀器，其特征是包括進(jìn)樣泵、 多通道選通閥、光源、分光光路、光電探測器及信號(hào)采集控制單元、顯示處理單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自適應(yīng)式在線COD監(jiān)測方法的儀器，其特征是所述的進(jìn)樣泵可以是直線運(yùn)動(dòng)的線性注射器，也可以是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的蠕動(dòng)泵。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自適應(yīng)式在線COD監(jiān)測方法的儀器，其特征是所述的多通道選通閥均由耐腐耐磨材料構(gòu)成，可以通過旋轉(zhuǎn)定位的編碼器定位，也可以是由多組耐腐蝕耐壓力電磁閥組成的閥陣列，也可以是由電機(jī)帶動(dòng)的直線運(yùn)動(dòng)切換的孔陣列。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自適應(yīng)式在線COD監(jiān)測方法的儀器，其特征是所述的光源包括氘燈、發(fā)光二極管以及氙燈。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自適應(yīng)式在線COD監(jiān)測方法的儀器，其特征是所述的分光光路可以是帶通濾色片也可以是光學(xué)色散元件，包括平面光柵、凹面光柵。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自適應(yīng)式在線COD監(jiān)測方法的儀器，其特征是所述的光電探測器可以是多組光電管、陣列光電探測器CCD、陣列光電探測器PDA及陣列探測器CMOS。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)式在線COD監(jiān)測方法和儀器，具有CODcr鉻法和UV吸光度法的功能，兩種測量方法由程序控制自動(dòng)建立相關(guān)性，并具有自動(dòng)切換測量方法的功能，即自適應(yīng)功能，以便實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化運(yùn)行，在獲取兩種測量方法COD相關(guān)性系數(shù)后只運(yùn)行UV吸光度法，并將COD相關(guān)性系數(shù)傳遞給UV吸光度法，作為回算COD值使用，在接下來的連續(xù)監(jiān)測中，一直使用UV吸光度法，COD值由吸光度、相關(guān)性系數(shù)共同運(yùn)算所得，使用自適應(yīng)的方法，儀器壽命大大提高、試劑使用量減少、環(huán)境二次污染大為降低、人員維護(hù)量減少，設(shè)備長期運(yùn)行的成本低，綜合成本和益處相對(duì)傳統(tǒng)在線測量儀器有很大優(yōu)勢。
文檔編號(hào)G01N21/33GK102323234SQ20111022739
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月9日
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