水质在线监测技术发展
潘博陕西科技大学资源与环境学院，陕西，西安，710021
摘要：综述了国内外水质在线监测技术的现状和发展历程，主要介绍了水质在线监测技术在化学需氧量（COD）、总磷、总氮方面的发展趋势。
关键词：水质；化学需氧量（COD）；总磷；总氮；在线监测技术
前言：水质污染自动监测系统(WPMS)是一套以在线自动分析仪器为核心，运用现代传感技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术以及相关的专用分析软件和通信网络组成的一个综合性的在线自动监测体系。WPMS可尽早发现水质的异常变化，为防止下游水质污染迅速做出预警预报，及时追踪污染源，从而为管理决策服务。水质自动监测在国外起步较早，我国在水质自动监测、移动快速分析等预警预报体系建设方面尚处于探索阶段。1998年以来，我国已先后在七大水系的10个重点流域建成了100个国家地表水水质自动监测站，各地方根据环境管理需要，也陆续建立了400多个地方级地表水水质自动监测站，实现了水质自动监测周报。目前国内所用的自动化监测系统多为国外进口设备，水质自动化监测装置在制造上已不能满足快速发展的水质监测的中一环鲁产生2009．3需要，因此，国产化自动监测仪有广阔的开发前景和潜在的销售市场。
WPMS可以实现监测自动化、实现水污染的预警预报，对于防止污染事件的进一步发展可起到至关重要的作用；WPMS还可以实现水质信息的在线查询和共享，可快速为领导决策提供科学依据。
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1 污水COD在线监测方法及其发展方向
1.1 污水COD在线监测的分类及工作原理
污水COD的在线监测方法按采用氧化剂的不同可分为：重铬酸钾法(CODCr)．高锰酸钾指数法、臭氧法、羟基自由基法等。根据工作原理的不同，可分为化学法、电化学法、光谱法和生物法四类。化学法基于外加氧化剂K，Cr20，，KMnO。或0，与水中有机物发生化学反应；电化学法是利用电解产生Fe 2+与剩余C r“反应(库仑滴定)或电生羟基自由基直接氧化水有机物；光谱总体上讲，cOD 在线自动监测仪的设计思路大体有两种，一种是模拟传统湿化学法的原理，将分析过程住线化，样品必须先消解后测定，多数C OD在线监测仪设计遵循这一思路；另一种则彻底摒弃样品消解，采用全新的原理进行测定，例如利用电解产物直接与有机物反应、利用生物快速降解有机物或直接测定有机物的紫外吸收光谱等。后一思路是对COD测定方法的突破。目前我国广泛使用的污水COD的在线监测方法主要是分光光度法和电位滴定法，COD在线监测仪的工作原理简圈两种。综合运用了流动注射技术，电化学技术，现代传感技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术、现代光机电技术，仪器一般包括进样系统、反应系统、检测系统、控制系统四部分。光度分析法污水c oD在线监测仪的工
作原理(如图l所示)：载流液(含重铬酸钾的稀硫酸)由恒流泵输送至反应管道中，基本装置流动注射
分析是基于把一定体积的液体样本通过阀切入到一个运动着的由适当液体组成的连续载流中，当注入阀将水样切入反应管道中后。试样带被载流液推进并在推进过程中渐渐扩散，样品和试剂混合。在强酸溶液中，以银盐作催化剂，定量的重铬酸钾氧化水样中的还原性物质，在一定的消解温度下，加热消解一定时间，六价铬被水中还原性物质定量还原为三价铬，在一定波长下，用分光光度计测定三价铬的吸光度，通过吸光度与水样COD的线
性关系进行定量分析测定。进样系统由输液泵、定量馆、电磁阀、管路、接门等组成，完成对水样的采集、输送、试剂混合、废液排除及反应室清洗等功能。反应系统主要有加热单元和反应室，完成水样的消解和反应，监测系统包括单片机(或工控机)、时序控制和数据处理软件、键盘和显示屏等，完成对在线分析全过程的控制、数据采集与处理、现实、储存及打印输出。污水COD在线监测仪电位滴定法的工作原理是在强酸溶液中，以银盐作催化剂，钼氯酸、硫酸铝钾作助催化剂，经恒温密闭消解一定时间后，用硫酸亚铁铵滴定水样中未被还原的重铬酸钾，由消耗的硫酸亚铁铵的量换算成消耗氧的质量浓度。就其反应过程来看，氧化剂浓度、反应液的酸度．消解时间，消解温度对测定结果影响较大。而消解时间、消解温度、曲线的有效取值区间要视不同水质、消解反应难易程度及污染物浓度正常变化范围而具体确定，测试方法较光度分析法复杂，需要消耗较多的化学试剂。
1.2 COD在线监测方法的应用方向
随着我国工业化进程的推进，集约化大生产必然形成，污水的集中处理也必将是大势所趋，对于市场化的城市污水处理厂，进行及时、准确的水质、水量监测是非常必要的。目前我国广泛使用的分光光度法和电位滴定法在线监测仪，测试迹程中要消耗大量的化学试剂，如浓硫酸、‘硫酸银、重铬酸钾、硫酸汞、硫酸亚铁铵、硫酸铝钾、钼酸铵等，这些化学试剂的使用，一方面造成严重的二次污染；另一方面，由于浓硫酸、重铬酸钾溶液等强氧化剂容易使系统管道破损、仪器失灵，维护工作置大且复杂，运行与维护成本较高。臭氧氧化法和高温催化法由于不产生二次污染，方法较为简单，不消耗化学试剂，因而测试成本低廉，仪器维护简单，是值得推荐的清洁测试方法，在国外使用较多，但由于该法不是国际标准方法，且进口仪器价格昂贵，因此推广起来有一定困难。我们可以通过国产化，降低仪器的价格来实现臭氧氧化法和高温催化法的广泛应用。T0C反映水体中全部有机物的含量，于COD相比更能直接表示水体中有机污染物的总量，而且T0 C的测定不消耗化学药品，不产生二次污染，属清洁监测技术，是未来实现污水中有机污染物含量在线监测的发展方向。但目前我国对废水的考核指标是COD，对于固定种类的污水，T0c与COD的相关性问题需要解决，我们可以需要测定其与标准方法相关性，来解决非标准方法与现行管理制度不适应的问题。另外，COD 在线监测系统可广泛应用于采矿排污监控点、污水监测站、污水处理厂、自来水厂、地区水界点、水质分析室等。政府监测机构利益远程监测中心数据库管理系统与在线监测系统相连接，接收子站传输的信息和其他监测点源的监测信息，能够有效监控和监督污染源排放点，减少乃至杜绝偷排现象，对推动我国水体污染物总量控制事业的发展将会有重要的意义。
1.3 结语
污水在线监测系统是集环境保护科学、在线监测、现代语音和数据通信，现
