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在线水质分析仪器应用技术的发展
更新时间:2016-09-08 来源:《分析仪器》​ 作者:程立

1 前 言

进入21世纪以来,面对日益严重的水资源短缺、水环境污染等问题,水工业行业迎来了水资源费上涨、饮用水水质标准提高、废水排放标准更加严格,以及用水量与用水人口增加、水价上涨等诸多的挑战和机会。在法规的压力和市场的推动下,加强对水环境的监测以及废水排放的监管,淘汰粗放式的水处理及用水模式,采用更加先进的过程控制系统以提高水处理效率、降低水处理及用水成本就成为水环境监管部门及水工业行业的必然选择。在这种情况下,水处理工业过程控制系统中的关键设备———在线水质分析仪器及其应用技术得到快速发展,仪器的稳定性与可靠性有了很大提高,可以实现在线监测的水质参数越来越多,在线水质分析仪器的功能也越来越强大。国际标准化组织(ISO)在2003年制定了代号为ISO15839-2003的标准《水质在线传感器/分析设备-水质规范和性能测试》,标准定义了在线水质分析仪器的性能特征,建立了评估及测定性能特征参数的测试程序,这个通用性标准给在线水质分析仪器的研发、生产及验收提供了依据,促进了水工业行业以在线水质分析仪器为基础的过程控制系统的进步和发展。

在仪器研发和制造技术迅速发展的同时,在线水质分析仪器应用技术也获得了高速发展的机会:一方面需要满足不断出现的各种新型水处理技术对水质监测技术的多种不同需求;另一方面需要满足各种不同特点的水质状况对在线水质分析仪器的要求。包括海水、废水等特殊水源在内的多样化水源的广泛采用,以及各种新型水处理技术的普遍应用推动了在线水质分析仪器应用技术的快速发展。

2 在线水质分析仪器应用技术的发展趋势

任何一项应用技术的发展都离不开市场需求的推动。在线分析仪器应用技术发展的早期,主要是解决在某种特定水质和工艺条件下,如何选择最适宜的在线水质分析仪器的问题;目前,应用技术主要研究通过哪些合适的方法(预处理,系统集成等)能获得更长的正常运行时间、更加准确的测量结果,或更好地反应水质变化趋势。随着水工业行业的发展以及水环境监测要求的提高,越来越多的客户希望通过在线水质分析仪器的应用能够直接给出解决问题的方案,这对在线水质分析仪器应用技术提出了新的要求和挑战,也进一步推动了在线水质分析仪器应用技术朝着更高级的智能化和专家化发展。

3 对在线水质分析仪器应用技术的不同要

在线水质分析仪器按照不同的使用目的,可以分为监测型分析仪器和过程型分析仪器两类,监测型分析仪器主要用于单纯的水质监测,以判断水质是否达到法规的要求,以及环境水质(地表水,地下水)和饮用水水质的预警性监测,不参与水处理工艺过程控制。相对而言,要求监测的水质参数不多,主要是环保法规或者水质标准规定的主要污染物指标,如COD、氨氮、总磷、总氮、重金属以及常规5参数等少数几种,水质状况比较简单。对应用技术的要求主要是水样预处理技术以及仪器系统集成技术等。在中国,目前应用最多的监测型在线水质分析仪器是用于各企业水处理末端(排放口)的仪器。

过程型分析仪器主要用于水处理工艺过程监测,所测量的水质参数会参与过程控制,以优化水处理工艺、提升水处理效率,在保证末端水质达标的前提下,实现水处理过程节能降耗的目的。过程型分析仪器可以测量的水质参数超过数十种,不同水处理工艺涉及的关键工艺过程参数也不相同,对于饮用水处理,最重要的工艺参数是浊度和余氯等残余消毒剂。对于市政污水处理,溶解氧、PH、COD、BOD、氨氮、污泥浓度、硝氮、亚硝氮、ORP(氧化还原电位)、磷酸盐等都是非常重要的工艺控制参数。

对于火电、核电厂运行所需要的纯水来说,二氧化硅、钠离子、电导率、PH、溶解氧是几个关键的控制参数。而对于软化水处理,硬度可能是最重要的水质参数。另外,对于不同类型的工业废水处理工艺而言,也存在大量不同的水质工艺参数。显而易见,无论是在测量参数上,还是待测水样的复杂程度上,过程型分析仪器都高于监测性仪器,对应用技术的要求也相对复杂。

对于不同类型的在线水质分析仪器,技术要求是不同的,一般而言,监测型分析仪器对测量数据的准确度要求较高,数据可以作为有关部门进行执法管理的依据。而过程型分析仪器对仪器的可靠性和稳定性要求较高,要求仪器能够可靠地反应水质变化的趋势,以便为水处理过程控制提供依据。

同样,不同类型的在线水质分析仪器,对应用技术的需求也是不同的,下面分别介绍。

版权、出处:《分析仪器》

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