Toc、tn、tp濃度及總量連續(xù)同步在線監(jiān)測(cè)方法與儀器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。具體是涉及一種可對(duì)水中的總有機(jī)碳(T0C)、總氮(TN)、總磷(TP)濃度及總量進(jìn)行連續(xù)同步在線測(cè)量的儀器及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水體的有機(jī)污染，又稱為富營(yíng)養(yǎng)化污染，主要是由于人類活動(dòng)向水體中排放了超出水體自潔能力的過(guò)量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。水質(zhì)監(jiān)測(cè)中，常用總有機(jī)碳(TOC)、總氮(TN)、總磷(TP )來(lái)衡量水體遭受有機(jī)污染的程度。
[0003]監(jiān)測(cè)和防止水質(zhì)有機(jī)污染的最佳方法是在污水排放口安裝在線自動(dòng)檢測(cè)儀器，對(duì)廢水的T0C、TN、TP等環(huán)境污染指標(biāo)的濃度及總量進(jìn)行連續(xù)不斷的測(cè)量與監(jiān)管。然而，截至目前，在水質(zhì)在線自動(dòng)檢測(cè)儀器方面，還存在如下缺點(diǎn)和不足:(I)儀器功能比較單一。同一臺(tái)儀器一般只能用于監(jiān)測(cè)一個(gè)指標(biāo)，如美國(guó)HACH公司的AstroTOC UV、Auto T0C1950、AstroTOC HT ；STAR 公司的 T0C-1000~4000:日本 TORAY 株式會(huì)社的 T0C-620、SFIMADZU 株式會(huì)社的T0C4100、YANAC0株式會(huì)社的T0C-3A ;德國(guó)MAIHAK公司的T0C0R20和WTW公司的ON-Lime TOC 200 ;比利時(shí) APPLIFEK 公司的 APPLI TOC ;英國(guó) PPM 公司的 PRO T0C300 ;法國(guó)SERES公司的T0C2000 ;中國(guó)河北先河的XHT0C-90和北京利達(dá)的WW-050/T0C等儀器型號(hào)，只能用于監(jiān)測(cè)TOC —項(xiàng)指標(biāo)。日本TORAY株式會(huì)社的TN-520 ;中國(guó)青島聚創(chuàng)的TN-1A型總氮檢測(cè)儀等，只監(jiān)測(cè)TN —個(gè)指標(biāo)。美國(guó)HACH公司的PH0SPHAX ;日本TORAY株式會(huì)社的TP-800 ;澳大利亞GREENSPA公司的TP Analyzer ;德國(guó)WTW公司的TresCon P511等型號(hào)，只能監(jiān)測(cè)TP—個(gè)指標(biāo)。少數(shù)儀器可以監(jiān)測(cè)兩個(gè)指標(biāo)，如:德國(guó)AJ的Moni T0C/TN、LARge的Quick TOC ;日本TORAY的TNC-6200等可以監(jiān)測(cè)TOC和TN兩個(gè)指標(biāo)。德國(guó)WTW的Purcom、LAR 的 QuickTNP，日本島津的 TNP-4110，美國(guó) HACH 的 NPff-160, IL500 等，可監(jiān)測(cè) TN 和 TP0但截至目前，還沒(méi)有見(jiàn)到可同時(shí)監(jiān)測(cè)如上三個(gè)有機(jī)污染指標(biāo)的分析儀器。(2)不能同步測(cè)量。即便是多參數(shù)分析儀，也多是采用不同的氧化或顯色系統(tǒng)，因而在監(jiān)測(cè)不同參數(shù)時(shí)難以達(dá)到同步，如QuickTNP的TN氧化采用1200°C高溫燃燒法，而TP氧化則采用UV-過(guò)硫酸鹽消解法，其操作過(guò)程也是分離的；又如日本島津TNP-4110總磷總氮分析儀在TN、TP測(cè)量時(shí)均采用了過(guò)硫酸鹽-紫外氧化消解法，但兩個(gè)系統(tǒng)從進(jìn)樣、氧化到檢測(cè)，整個(gè)流程也都是獨(dú)立運(yùn)行的，再如德國(guó)WTW TresCon公司6B-2000多參數(shù)水質(zhì)快速監(jiān)測(cè)儀，雖說(shuō)可以監(jiān)測(cè)C0D、氨氮、總磷、總氮等多個(gè)指標(biāo)，但所采用的多模塊設(shè)計(jì)也只不過(guò)是將多個(gè)測(cè)試系統(tǒng)組合到一臺(tái)儀器上而已，其對(duì)不同參數(shù)的監(jiān)測(cè)仍然是單獨(dú)進(jìn)行的。這類儀器與其說(shuō)是多參數(shù)分析儀，而實(shí)際上只是將多臺(tái)單參數(shù)分析儀簡(jiǎn)單組合成了一臺(tái)儀器而已，因而難以做到對(duì)多個(gè)指標(biāo)的同步測(cè)量；(3)不能連續(xù)監(jiān)測(cè)?，F(xiàn)有的TOC、TN、TP分析儀器，每監(jiān)測(cè)一個(gè)樣品，從進(jìn)樣到氧化再到檢測(cè)，一般需要耗時(shí)30min~60min，即便那些稱作在線監(jiān)測(cè)儀的產(chǎn)品，如美國(guó)HACH的Phosphax Sigma、德國(guó)WTW的Tres.Ccon、日本TORAY的TP800等，其監(jiān)測(cè)周期最少也為20min，從這方面講，這些儀器在本質(zhì)上仍為間歇式分析儀，因而難以做到連續(xù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[4]不能做到將污染物含量與總量同步測(cè)量。我國(guó)《水污染物排放總量監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》HJ/T92-2002的5.2.2明確規(guī)定:廢水流量和污染物濃度應(yīng)同時(shí)測(cè)量，并盡可能實(shí)現(xiàn)流量與污染物濃度的同步連續(xù)監(jiān)測(cè)，而目前的儀器尚沒(méi)有將污染物濃度及總量進(jìn)行同步連續(xù)監(jiān)測(cè)的功能。
[0004]總之，無(wú)論國(guó)內(nèi)國(guó)外，到目前為止，尚沒(méi)有出現(xiàn)可對(duì)水中的TOC、TN、TP濃度及總量進(jìn)行連續(xù)同步在線自動(dòng)測(cè)量的監(jiān)測(cè)儀器及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種可對(duì)排污管道內(nèi)污水中的總有機(jī)碳(TOC)、總氮(TN)、總磷(TP)三項(xiàng)污染指標(biāo)的濃度及總量進(jìn)行連續(xù)-同步-在線-自動(dòng)測(cè)量的監(jiān)測(cè)儀器。該儀器可在無(wú)人值守的情況下長(zhǎng)期對(duì)水樣的上述三個(gè)指標(biāo)的濃度及總量進(jìn)行連續(xù)不斷的自動(dòng)測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)既可以在本儀器上進(jìn)行顯示與儲(chǔ)存，亦可以通過(guò)有線或無(wú)線傳輸與環(huán)境監(jiān)測(cè)部門主服務(wù)器連接，自動(dòng)繪制成各種統(tǒng)計(jì)圖表。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:TOC、TN、TP濃度及總量連續(xù)同步在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，其主要包括電磁感應(yīng)流量計(jì)、采樣頭、試劑瓶、載氣瓶、蠕動(dòng)泵、酸化反應(yīng)器、氧化反應(yīng)器、CO2檢測(cè)器、硝酸鹽氮檢測(cè)器、正磷酸鹽檢測(cè)器、數(shù)據(jù)處理器、液晶顯示屏、路由器、自動(dòng)控制器；所述采樣頭通過(guò)采樣水管、蠕動(dòng)泵與所述酸化反應(yīng)器連通；所述試劑瓶通過(guò)采樣水管、蠕動(dòng)泵與所述酸化反應(yīng)器連通；所述載氣瓶通過(guò)載氣管、三通電磁閥分別與所述酸化反應(yīng)器和所述氧化反應(yīng)器連通；所述酸化反應(yīng)器通過(guò)流體輸運(yùn)管與所述氧化反應(yīng)器連通；所述氧化反應(yīng)器通過(guò)液流管與硝酸鹽氮檢測(cè)器連通，而硝酸鹽氮檢測(cè)器又通過(guò)螺旋盤管與正磷酸鹽檢測(cè)器連通；所述氧化反應(yīng)器通過(guò)氣流管與CO2檢測(cè)器連通；所述CO2檢測(cè)器、硝酸鹽氮檢測(cè)器、正磷酸鹽檢測(cè)器及所述電磁流量計(jì)通過(guò)電路與數(shù)據(jù)處理器連接；所述數(shù)據(jù)處理器通過(guò)電路與所述液晶顯示屏及路由器連接；所述傳感器、蠕動(dòng)泵、電磁閥、電加熱套通過(guò)電路與自動(dòng)控制器組成自反饋電路。
[0007]所述的TOC、TN、TP濃度及總量連續(xù)同步在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，優(yōu)選的是，所述采樣頭、試劑瓶、載氣瓶與所述酸化反應(yīng)器相連的采樣水管上設(shè)有流量傳感器。
[0008]所述的TOC、TN、TP濃度及總量連續(xù)同步在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，優(yōu)選的是，所述酸化反應(yīng)器與氧化反應(yīng)器相連的流體輸運(yùn)管上設(shè)有氣液分離器。
[0009]所述的TOC、TN、TP濃度及總量連續(xù)同步在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，優(yōu)選的是，所述氧化反應(yīng)器與0)2檢測(cè)器相連的氣流管上設(shè)有半導(dǎo)體冷凝器和離子吸收器。
[0010]所述的TOC、TN、TP濃度及總量連續(xù)同步在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，優(yōu)選的是，所述硝酸鹽氮檢測(cè)器與正磷酸鹽檢測(cè)器之間的螺旋盤管上設(shè)有緩沖器。
[0011]所述的TOC、TN、TP濃度及總量連續(xù)同步在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，優(yōu)選的是，所述螺旋盤管上接有抗壞血酸溶液吊瓶和鉬酸鹽溶液吊瓶。
[0012]所述的TOC、TN、TP濃度及總量連續(xù)同步在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，優(yōu)選的是，所述采樣頭帶有過(guò)濾網(wǎng)(優(yōu)選的，過(guò)濾網(wǎng)的網(wǎng)眼尺寸為0.125_)，采樣頭直徑為2.0-4.0mm (優(yōu)選的，采樣頭直徑為3.0mm)ο
[0013]所述的TOC、TN、TP濃度及總量連續(xù)同步在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，優(yōu)選的是，所述采樣水管由聚四氟乙稀管制作，外徑為0.6-1.0mm (優(yōu)選的為0.8mm)，內(nèi)徑為0.2-0.4mm (優(yōu)選的為 0.3mm)ο
[0014]所述的TOC、TN、TP濃度及總量連續(xù)同步在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，優(yōu)選的是，所述的載氣管由娃橡膠制作，外徑為2_3mm (優(yōu)選的為2.5mm)，內(nèi)徑為l_2mm (優(yōu)選的為1.5mm)。
[0015]所述的TOC、TN、TP濃度及總量連續(xù)同步在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，優(yōu)選的是，所述試劑瓶中的試劑由硫酸和過(guò)硫酸鈉按照摩爾比1:3-3:1 (優(yōu)選的為1:2-2:1)的比例混合而成，質(zhì)量濃度為20%-30% (優(yōu)選的為25%)。
[0016]所述的TOC、TN、TP濃度及總量連續(xù)同步在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，優(yōu)選的是，所述載氣瓶中的載氣為高純氧氣，氣壓不低于0.1MPa0
[0017]所述的TOC、TN、TP濃度及總量連續(xù)同步在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，優(yōu)選的是，所述氧化反應(yīng)器主要包括石英玻璃管、紫外燈管和電加熱套。
[0018]所述氧化反應(yīng)器，優(yōu)選的是，所述石英玻璃管為一豎向布置的密封管狀物，公稱直徑30mm~50mm (優(yōu)選的為40mm)，高20mm~40mm (優(yōu)選的為30mm)，壁厚(優(yōu)選的為5mm)，外表面鍍銀，其內(nèi)部空腔被一氣水分離膜分割成上下兩部分，上部1/3~1/4部分為集氣腔，下部3/3~2/3為液體腔。
[0019]所述氧化反應(yīng)器，優(yōu)選的是，所述集氣腔與所述TOC、TN、TP濃度及總量連續(xù)同步在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器的氣流管連通，而所述液體腔與所述TOC、TN、TP濃度及總量連續(xù)同步在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器的液流管連通。
[0020]所述氧化反應(yīng)器，優(yōu)選的是，所述紫外燈管為折疊成4~6股的防水防爆型紫外燈管，直接插入所述石英玻璃管的液體腔中，其發(fā)光波長(zhǎng)為180nm-200nm (優(yōu)選的為185nm)。
[0021]所述氧化反應(yīng)器，優(yōu)選的是，所述電加熱套設(shè)在所述石英玻璃管外圍，并同設(shè)置在所述石英玻璃管液體腔內(nèi)的溫度傳感器與所述TOC、TN、TP濃度及總量連續(xù)同步在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器中的自動(dòng)控制器組成自反饋電路，以確保所述液體腔內(nèi)的液體溫度為90~98°C(優(yōu)選的為95°C)。
[0022]所述的TOC、TN、TP濃度及總量連續(xù)同步在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，優(yōu)選的是，所述硝酸鹽氮檢測(cè)器為流通池液相單色吸收型光電檢測(cè)器，其主要包括調(diào)制紫外光源、多組濾光片、流通池、光電傳感器、信號(hào)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器，其透過(guò)流通池的光線中心波長(zhǎng)為220nm。
[0023]所述的TOC、TN、TP濃度及總量連續(xù)同步在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，優(yōu)選的是，所述正磷酸鹽檢測(cè)器為流通池液相單色吸收型光電檢測(cè)器，其主要包括調(diào)制可見(jiàn)光源、多組濾光片、流通池、光電傳感器、信號(hào)放大器