水质氨氮检测

水质氨氮检测（精选八篇）

水质氨氮检测 篇1

纳氏试剂分光光度法作为目前环境检测实验室检测水质中的氨氮含量的标准方法之一, 具有简单、快速、灵敏的特点, 但实际中这个方法受诸多因素影响。本文就分光光度法进行了介绍, 从中我们了解进行水质氨氮检测中选择其方法原因, 并对进行分光光度法进行水质氨氮检测进行了实验数据分析。

2 水质氨氮检测中分光光度法的介绍

在实际工作中我们发现很多物质均具有较明显的颜色特征, 比如高锰酸钾就呈现紫红色等, 还有一些物质的颜色特征比较不明显或者没有这一特征, 但当其与一些化学试剂进行混合时就会产生化学反应, 从而就可以形成具有颜色特征的物质。通过实验我们还发现这些物质的颜色特征的深浅与化学试剂的浓度有关, 当试剂的浓度高时则出现的新物质的颜色就越深, 反之则越浅。所以, 在进行该项数据分析的时候, 就会通过比对有色物质颜色的深浅来对溶剂中该种物质的浓度进行测定, 通过这种方法进行的检测被称之为比色分析法。

随着科技的发展, 现代检测仪器已经被广泛的使用, 因此在进行比色分析的时候现在比较常用的是分光光度计, 而采用分光光度计进行比色分析的方法被称之为分光光度法。进行该项分析过程中比较适用于对试样中的微量及痕量的测定。

3 进行水质氨氮检测的数据实验

进行水质氨氮检测的基本原理是通过水质中氨氮离子与纳氏试剂发生化学反应, 而产生的淡红棕色的络合物进行检测, 且该种络合物测定出的吸光度必须与溶剂中的氨氮的含量互成正比。

3.1 进行实验的器材

主要有10mm的比色皿, 500m L的烧杯需两个, 50m L的烧杯若干, 10m L的量筒若干, 坩埚1个, 电子天平1个, 滴定管1个, 蒸馏水制取机等。

3.2 主要试剂

在实验过程中需要用到的化学试剂主要有:氨氮标准溶液, 纳氏试剂和蒸馏水这三种。

3.3 氨氮标准溶液

氨氮标准母液 (1000mg/L) :取3.819g经100℃干燥过的纯氯化铵溶于水中, 移入1000m L容量瓶, 用无氨水稀释定容并混匀, 浓度在1000mg/L, 并可以在2~5℃的情况下保存达到一个月。

用一定量的氨氮标准母液精确配制成100m L、10mg/L的工作液, 制作成标准的氨氮工作液, 配置需在临使用前进行。

3.4 试验用蒸馏水

该蒸馏水需通过实验室内蒸馏水制造机得到。

3.5 纳氏试剂

进行纳氏试剂试验的配置方案本文选用的是Hg Cl2-KI-KOH纳氏溶液, 我们先要通过电子秤称得15g的氢氧化钾, 将其溶入到50m L水中, 并等其达到室温状态。再称得5g的碘化钾, 将其溶入到10m L水中搅拌, 将2.5g的二氯化汞通过多次加入其中, 待其呈现深黄色或者淡红色沉淀物产生时, 再进行充分的搅拌使其完全混合, 再将二氯化汞的饱和溶液滴加到其中, 当呈现少量的朱红色沉淀时停止二氯化汞的滴加。并将氢氧化钾溶液采取缓慢的速度搅拌加入其中, 其过程需进行搅拌, 并稀释至100m L时, 放置在阴暗处进行静置, 静置时间为24h, 再将清液倒出, 贮存在聚乙烯瓶中, 盖紧, 其溶液需存在暗处。

3.6 进行实验的步骤

3.6.1 溶液吸收光谱的分析

在进行试验时需取用2m L, 3m L, 4.5m L, 6m L, 7.5m L的氨氮标准溶液放置在5个50m L的烧杯内进行试验, 对溶液需加入蒸馏水至标线位置, 这样我们就可以得到试剂浓度分别为0.4mg/L, 0.6mg/L, 0.9mg/L, 1.2mg/L, 1.5mg/L的试验用氨氮溶液, 再在美国试管中加入1m L的酒石酸钾钠溶液, 进行摇匀处理, 再加入纳氏试剂1m L, 继续进行摇匀处理。摇匀后再放置20min左右, 在波长340.0~700.0nm的范围内分别对需要测量溶液浓度为0.6mg/L, 0.9mg/L, 1.5mg/L的溶液进行吸光度变化的测试分析, 其具体的操作步骤主要是:通过软件对选择的数据进行测量/吸收光谱的采集工作, 需将吸收光谱采集的界面打开, 将溶液的浓度输入其中并将波长扫描范围也输入其中, 选择出进行测试对类型作为为试验的背景、入射及出射光强之后, 进行确定处理, 通过三次扫描工作后可得出在该浓度操作下的不同波长吸光度谱线, 在进行其他浓度试验溶液测量过程时, 则只将溶液的浓度值输入即可, 所用顺序同上, 该软件系统可以支持对三种不同试验溶液的吸收光谱的采集工作。

在采集过程时, 0.6mg/L, 0.9mg/L, 1.5mg/L的吸光度分别被标识为红、蓝、紫色, 并会伴随着波长的变化而产生相应变化, 因对其进行采集时间隔时间为0.1nm, 则数据较多, 效果不太好, 不利于对数据进行分析, 本文进行采集后通过Origin软件可将三组溶液的数据通过绘图方式打开, 并通过该软件处理得出溶液的吸收光谱图。从三种溶液的吸收光谱图我们可得到, 当氨氮溶液的浓度不同时则吸光度会有差异, 以波长值在400.1nm时的吸光度最大, 浓度也会影响吸光度, 当浓度大时, 则吸光度也就越大。

3.6.2 显色时间对溶液吸光度具有的影响

因波长值在400.1nm时吸光度最大, 因此将这三种溶液在进行配置后的5min、10min、20min、30min、50min分为5个区间对其吸光度进行测量, 通过对其数据的测量时间与显色时间之间进行分析, 将影响其显色时间分析的界面打开后, 将波长值、试验溶液的浓度及放置使用的时间, 输入其中, 对其吸光度进行测试, 在浓度值不发生变化的情况下, 对其放置时间进行选择, 再次进行吸光度测试, 通过过程重复, 可以得到同一种浓度的溶液不同时间点上的吸光度的变化图, 其他浓度溶液的吸光度测试同上重复操作即可, 则我们可获得同一溶液不同时间点上的吸光度的变化图。如图1所示, 红色的代表0.6mg/L试验溶液的不同时间点上的吸光度数值的变化连线, 蓝色代表的是0.9mg/L的试验溶液变化连线, 紫色则代表的是1.5mg/L的试验溶液的变化连线, 从图1中我们可以得到, 当显色的时间在20min以后, 溶液吸光度达到较平稳的状态, 这就证明溶液在20min放置后进行测量的效果最佳, 产生的误差最小。

3.6.3 对溶液标准曲线的制定

对需要进行测量的溶液的浓度进行制定的方法, 我们采取的是标准曲线法, 通过对溶液数据或者浓度进行测量, 我们需打开相关界面, 如图2所示对测试溶液的浓度及标准曲线进行测量, 在对其溶液的浓度进行测定之前, 需对其标准曲线进行有效的测定, 在进行试验过程时, 我们分别配置出浓度为0.4mg/L、0.6mg/L、0.9mg/L、1.2mg/L、1.5mg/L的试验溶液, 并将其进行静置20min后进行检测, 同样在波长值400.1nm时对其进行吸光度的测量工作, 当每测量一个试验溶液的吸光度在图形的显示区域以圆点进行标识, 将其横坐标作为试验溶液的浓度坐标, 纵坐标则显示的是其吸光度, 当标准曲线图中的圆点数值大于1的情况时, 将圆点进行直线连接, 这样得到的折线就是试验溶液的标准曲线, 详见图2, 并将其保存至相关的数据库中, 以便后续查找。

通过标准曲线我们得出, 在对水质进行实际测量的过程中, 会因操作系统和溶液浓度给测量过程带来差异, 但必须保证标准曲线误差在正常范围之内, 才能实现对溶液的氨氮浓度检测过程中绘制的标准曲线的预期目标。

因试验可知溶液的浓度不同, 则其最大吸光度数值是固定的, 溶液浓度的增大对单色光的吸收度也越大, 本文对试验中的5中溶液在显色20min后的400.1nm位置的吸光度绘制了标准曲线, 并对其结果进行了直接和间接的分析。

4 结束语

本文通过对基于纳氏试剂分光光度法的介绍, 让我们了解到进行水质检测工作的重要性, 并对水质氨氮检测工作进行了数据分析, 希望通过对该检测手段的分析工作为我国的水资源管理工作带来帮助。

参考文献

[1]王文涛, 林西路.关于水质氨氮检测方法及数据分析的简介[J].科技信息导报, 2015:12.

[2]方子林, 康竞.我国水质检测中分光光度法的应用分析[J].环境科学与管理, 2014:07.

黄河水质宁夏段氨氮变化状态分析 篇2

黄河水质宁夏段氨氮变化状态分析

黄河内蒙古段入境水质氨氮超标,对内蒙古自治区以黄河水为循环冷却水的电厂安全稳定运行产生严重影响.通过对黄河宁夏段-氨氮指标的水质监测数据的时间和空间分布进行分析,并对宁夏境内氨氮污染源进行调查发现:氨氮含量超标的河段主要在青铜峡至石嘴山段,并且在枯水期超标更为严重,枯水期氨氮污染主要来自工业和城镇生活的点污染源,氨氮主要的`陆域排放源是银川市和石嘴山市.丰、平水期氨氮污染主要来自城镇地表径流、农田径流、农村生活污水(分散式禽畜养殖)及生活垃圾等非点污染源.黄河宁夏段的氨氮污染主要来自宁夏境内,对宁夏以及黄河下游省份取用黄河水造成一定的影响.

作 者：王鹏辉 沈炳耘 Wang Penghui Shen Bingyun  作者单位：内蒙古工业大学,能源与动力工程学院,内蒙古,呼和浩特,010051 刊 名：环境科学与管理 英文刊名：ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT 年，卷(期)： 23(9) 分类号：X832 关键词：黄河宁夏段   氨氮   点污染源   非点污染源  

水质氨氮检测 篇3

(一) 实验部分

1. 主要仪器与试剂的配制

7230分光光度计, 50ml比色管, 500ml凯氏烧瓶, 氮球管, 直行冷凝管和导管。

铵标准使用溶液。1.00mg/ml铵标准储备溶液:称取3.819g经100摄氏度干燥过的氯化铵溶于水中, 移入1000ml容量瓶中, 稀释至标线。此溶液每ml含1.00mg氨氮。

纳氏试剂。称取20g碘化钾溶于约25ml水中, 边搅拌边分次少量加入二氯化汞 (HgCl2) 结晶粉末 (约10g) , 至出现朱红色沉淀不易溶解时, 改为滴加饱和二氯化汞溶液, 并充分搅拌, 当出现微量朱红色沉淀不再溶解时, 停止滴加氯化汞溶液。

酒石酸钾钠。称取50g酒石酸钾钠 (KNaC4H4O6·4H2O) 溶于100ml水中, 加热煮沸以除去氨, 放冷, 定容至100ml。

0.05%的溴白里酚蓝指示液, 硼酸吸收液 (20g定容于1000ml)

2. 实验方法

测定氨氮的方法通常有纳氏比色法、气相分子吸收法、苯酚—次氯酸盐 (或水杨酸—次氯酸盐) 比色法和电极法等。但水样的颜色, 混浊的及含其它一些干扰物质, 影响氨氮的测定, 在分析时需做适当的预处理。

(二) 实验步骤:

1. 标准曲线的绘制

0.010mg/ml的铵标准使用液:移取5ml铵标准储备液于500ml容量瓶中, 用水稀释至标线。此溶液每ml含0.010mg氨氮。

分别吸取浓度为0.00、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00、10.00ml的氯化氨标准使用液于50ml比色管中, 加水至标线, 加1ml酒石酸钾钠, 混匀。加入1.5ml纳氏试剂, 在次混匀。放置十分钟, 在波长420nm处, 用光程20毫米比色皿, 以水为参比, 测量吸光度值。由测得的吸广度值减去零浓度的空白的吸广度值, 得到校正吸广度值, 绘制以氨氮含量 (mg) 对校正吸光度的校准曲线。详见表1。

2. 水样的测定

(1) 絮凝沉淀法测定水样

分取适量经絮凝沉淀预处理的水样 (使氨氮含量不超过0.1mg) 加入50ml的比色管中,

稀释至标线, 加入1ml的酒石酸钾钠溶液, 摇匀, 在加入1.5ml的纳氏试剂, 再次摇匀, 放置十分钟后, 同标准曲线步骤测量吸光度值。

(2) 蒸馏装置的预处理:

(1) 蒸馏装置的预处理:加250ml.水样于凯氏烧瓶中, 加0.25g轻质氧化镁和数粒玻璃珠, 加热蒸馏至馏出液不含氨为止, 弃去瓶内残液。

(2) 分取250ml水样 (如含氨氮含量较高, 分取适量并加水至250ml, 使氨氮含量不超过2.5mg) 。移入凯氏烧瓶中, 加数滴溴白里酚蓝指示液, 用氢氧化钠溶液或盐酸溶液调节PH值为7左右。加入0.25g轻质氧化镁和数粒玻璃珠, 立即连接氮球和冷凝管, 导管下端插入吸收液液面下。加热蒸馏, 至馏出液达200ml时, 停止蒸馏, 定容至250ml。

(3) 采用酸滴定法或纳氏比色时, 以50ml的硼酸为吸收液。

(4) 分取水样50ml于比色管中, 加入1ml的酒石酸钾钠, 摇匀, 接着在加入1.5ml的纳氏试剂, 摇匀。放置十分钟后, 比色, 测得吸光度值。

(5) 同时以无氨水代替水样, 做全程空白测定。

(三) 结果与讨论

从表2中可以看出, 絮凝沉淀法和蒸馏法同时对二水厂进行比对实验。絮凝沉淀法和蒸馏法对于较清洁的水, 实验数据结果基本一致。相对误差为2.439%~2.564%相对标准偏差为0.08%~0.1%, 均符合准确度和精密度的要求, 没有显著性差异。从表三中可以看出, 絮凝沉淀法和蒸馏法同时对污染严重的水进行的比对实验, 用蒸馏法比絮凝沉淀法结果测出来的浓度值要小的多。它的相对偏差为-0.252%~1.242%, 相对标准偏差为0.13%~0.08%。均符合精密度和准确度的要求, 没有显著性差异。絮凝沉淀法测值为0.795, 而蒸馏法测定的值为0.161。从这些比对实验可以得出:有些污染严重的水中有很多的干扰离子, 如钙、镁、铁、钠和金属离子等。这些离子因产生异色或浑浊而引起干扰, 水中颜色或浑浊亦影响比色, 为此, 用蒸馏法对污染严重的水中的干扰离子进行消除。从而降低了污染严重水体中含氨量, 使得实验结果更加明确。此比对实验中, 絮凝沉淀法和蒸馏法最终都是以纳氏试剂分光光度法进行比色, 二者只是前处理程序不同。均都符合精密度和准确度的要求, 没有显著性差异。

(四) 小结

通过以上两种方法比对实验结果表明, 对较清洁的水来说用絮凝沉淀法和蒸馏法所得到的结果基本一致, 没有显著性差异, 相对标准偏差比较小, 符合精密度和准确度的要求。这类水广泛存在于我们周围中。和我们的关系最为密切。对污染严重的水来说, 用蒸馏法所测定的值比絮凝沉淀法测得的值要小, 蒸馏法消除了水中的干扰离子, 因此测定结果较低, 能满足精密度和准确度的要求。这类水最常见的有工业废水、农业排水、生活污染严重的水等。

摘要：通过实验比对, 絮凝沉淀法适合较干净的清洁水氨氮的测定。而对于污染严重的污水, 则用蒸馏法测定氨氮。氨氮测定中有许多干扰物质存在于水体中。比如:脂肪胺、芳香胺、醛类、丙酮、醇类和有机氯胺类等有机化合物, 以及铁、锰、镁和硫等无机离子等, 因产生异色和浑浊亦影响比色, 需经过相应的预处理。

关键词：氨氮,比对实验,絮凝沉淀法,蒸馏法

参考文献

[1]国家环保总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法 (第三版) [M].

水质监测中氨氮测定的影响因素分析 篇4

1水质监测中氨氮测定的重要性

氨氮测定对水质监测来说, 具有重要的作用, 主要表现在以下两方面: (1) 能够提高水质监测的准确性。将氨氮测定方法应用到水质监测中, 能够准确的检测出水源中氨氮的含量, 提高水质监测的准确性, 并且为控制水污染打下了坚实的基础。 (2) 能够有效分析水源污染物。应用氨氮测定不仅能够准确地检测氨氮的含量, 还能够准确的分析出水源污染物的各种成分, 满足了水质监测的需求。

2水质监测中氨氮测定的具体方法

(1) 运用目视比色和分光光度法测定, 首先要将游离的氨氮与纳氏试剂反应, 然后观察生成物的颜色, 如果黄色越浓, 则代表氨氮的含量越高, 反之, 氨氮的含量就越少。同时要检测出浓度的范围, 如果是用分光光度法测定, 那么其氨氮的浓度范围应在0.005mg/L~2mg/L;如果是用目视比色法测定, 那么其氨氮浓度范围应该为0.02mg/L~2mg/L。 (2) 在对水样进行检测的时候, 要将p H值控制在10.5左右, 不能太低或是太高, 如果太低则会造成样品显色不完全, 如果太高则会使样品溶液出现浑浊现象。总之, 要保证氨氮测量结果的准确性。

3水质检测中氨氮测定的影响因素

水源中的成分是很复杂的, 所以其污染物的成分也很复杂, 影响氨氮测定的因素有很多, 要想提高氨氮测定的整体效果, 就要保证水质监测能够顺利的实施下去, 从目前的水质监测实际情况来看, 影响氨氮测定的影响因素主要是以下几点。

3.1盐度的影响

一般情况下, 江河等的含盐量都是受潮汐的影响的, 表1是含盐量的不同, 对氨氮测定结果的影响:

从以上数据中可以知道当含盐量在20j以上的时候, 才会出现偏差。那么由此可以表明, 水质监测中氨氮含量的测定盐度影响因素为: (1) 盐度影响着水质中氨氮的含量, 随着盐度的增加, 氨氮的含量也会随之增加; (2) 盐度会影响着氨氮含量的测定。可以说, 在水质监测的过程中, 盐度对水质监测中氨氮含量有着一定的影响, 为此, 只有掌握盐度变化的规律, 并对其进行监视和测定, 才能够提高水质监测中氨氮测定的效果, 进而保证水质监测的效果[1]。

3.2光波长的影响

在氨氮测定中, 选用光波检测法能够提高氨氮监测的有效性。表2是不同波长对氨氮测定结果的影响。

通过上述数据不难看出, 显色剂空白吸光度很小, 而标准液显色吸光度很大, 同时也很稳定, 实际上, 光波对氨氮监测具有重要的作用, 可以说, 光波检测是水质监测中检测氨氮含量的重要方法, 光波检测的长短会影响检测氨氮含量的结果, 因此, 要对光波长度对氨氮含量的影响进行全面的认识, 并且在选择光波的时候, 选择在安全规范内的光波, 以此来提高水质监测效果, 进而保证水质监测能够取得良好的效果。

3.3试剂储存时间的影响

经相关实验表明, 12天的储存时间对氨氮测定没有影响, 并且温度要在20℃~30℃之间, 当储存时间超过12天的时候就会影响显色剂的稳定, 还会影响氨氮测定的准确性, 所以, 在选择显色剂的时候, 要充分考虑显色剂的稳定性, 这样才能够保证水质监测中氨氮测定的准确性[2]。

3.4气泡的影响

气泡会严重影响氨氮测定结果的准确性, 在实际检测的过程中, 气泡是不可避免的, 为此, 应该高度重视气泡的影响, 采取相应的措施消除气泡, 保证水质监测中氨氮测定能够有一个良好的效果, 提升水质监测效果。

4结语

总而言之, 在氨氮测定的过程中, 要充分考虑到影响其测定结果的因素, 并对其进行分析, 然后采取相应的措施控制, 以此来提高氨氮测定结果的精确性。

参考文献

[1]邓翔宇.水质监测中氨氮测定的影响因素分析[J].资源节约与环保, 2014 (4) :123-124.

水质氨氮检测 篇5

GRNN[5]由The Lockheed Palo Alto研究实验室的Donald Specht在1991年提出,它建立在数理统计的基础上,具有良好的逼近性能,学习能力很强;另外,由于其只需确定合适的光滑因子而无需对权值进行反复训练,故收敛速度较快,上述优点使其在预测方面比BP网络具有更高的预测精度及更快的运行速度[6,7]。

平滑因子是GRNN唯一待确定的参数,平滑因子的确定对整个预测模型的性能具有关键性作用。该文采用QPSO来确定合适的平滑因子,以提高GRNN模型的预测能力,使之能够更好地做好养殖水环境参数的预测工作。

1 BP神经网络及其改进

BP神经网络是1986年由Rumelhart和Mc Celland为首的科学家小组提出,是一种按误差逆传播算法训练的多层前馈网络,是目前应用最广泛的神经网络模型之一。其主要思想是:输入学习样本,使用反向传播算法对网络的权值和偏差进行反复的调整训练,使网络的误差平方和最小。但是,BP算法是一种梯度下降算法,并且由于非线性隐层单元的存在,导致网络存在多个最小点,故最后可能会产生局部最小值。其次,对于一些复杂问题,由于学习速率太小会造成学习过程收敛速度较慢等问题,另外对网络隐含层层数和单元数的选择尚无理论上的指导,需通过经验或不断实验来确定,故可能对预测结果产生影响的人为干扰因素较多。针对上述问题,不少学者对BP神经网络进行了一些改进,如采用L-M优化算法(又称阻尼最小二乘法)改进BP神经网络,降低网络对误差曲面局部细节的敏感性,以提高中等规模神经网络的收敛速度和泛化能力[8]。

2 基于QPSO-GRNN的氨氮预测模型

2.1 量子粒子群算法

QPSO算法[9,10]是在经典的PSO算法基础上所提出的一种有较高收敛性和稳定性的进化算法,在许多优化问题中,QPSO已经证明比PSO要优越。

QPSO算法中,每一个粒子i包含以下的信息:

1)Xi=(Xi1,Xi2,L,Xid):表示粒子i的当前位置;

2)Pi=(Pi1,Pi2,L,Pid):表示粒子i的最佳适应性值;

3)Pg=(Pg1,Pg2,L,Pgd):表示粒子群的最佳适应性值。

在具有量子行为的粒子群优化算法中,粒子根据以下三个公式移动:

这里粒子的个数为M,mbest是所有粒子当前的平均最优解,ppij为pij(局部最好位置)和pgj(所有粒子中的目前取得的最优解)之间的一个随机值。参数a称为收缩-扩张因子,是QPSO收敛的一个重要的参数,调节它的值能控制算法的收敛速度。第T次迭代时一般取a=0.5+0.5*(Maxtime-T)/Maxtime,其中Maxtime是迭代的最大次数,f和u为(0,1)之间符合正态分布的随机数。

2.2 基于QPSO-GRNN的氨氮预测模型

氨氮是渔业养殖中一项十分重要的水质指标,它对鱼类的生长有着重要的作用,由于用来监测氨氮的设备要比监测溶氧等其他因子的设备昂贵很多,故可以通过其他因子与氨氮之间存在的相互关系来预测氨氮值。

本文收集了国家罗非鱼产业技术研发中心无锡养殖基地25天内连续监测的100组数据作为建模数据。其中输入数据为PH值、温度值、硝氮值和溶氧值,输出数据为氨氮,把前90个样本作为训练样本进行训练,后10个样本作为预测样本。

基于QPSO-GRNN氨氮预测模型算法步骤如下:

1)初始化:随机初始化M个粒子的初始位置xi(0),并令各个粒子的当前最佳位置为:pi(0)=xi(0),令全局最佳位置为:

2)将微粒群中每一个体映射为网络中的平滑因子,从而构成一个广义回归神经网络.对每一个体对应的广义回归神经网络,输入前90组数据进行训练.这90组数据中每一次训练都分别以其中的10组来作为预测,80组作为训练,直到每个训练样本均被预测过,计算每个通过广义回归神经网络训练后得到预测值与实际值的误差,并以此作为目标函数,用来计算个体的适应度;

3)更新每个粒子的历史最优位置pi和当前全局最优位置pg;

4)根据式(1)、式(2)、式(3)对微粒的速度和位置进行更替;

5)判断结束条件,若满足,则结束寻优;否则t=t+1,返回(2);

6)得到最优解,算法结束,此时可以得到最优的平滑因子;

7)完成基于广义回归神经网络的氨氮预测模型构建。

2.3 预测结果和分析

为提高模型的精确度,对上述数据集上的数据先进行归一化处理,具体方法是先求出样本数据的最大值Xmax和最小值Xmin,用X和Xi分别表示归一化前后的数据,则样本数据的归一化公式为:

然后再运用BP网络、L-M BP网络及QPSO-GRNN模型进行实验,BP神经网络输入层神经元为4个,输出层神经元为1个,隐含层神经元数目可以根据如下最佳隐含层神经元个数设计的经验公式确定:

其中,n1为输入神经元数,n3为输出神经元数,a为[1,10]之间的常数.

根据实验结果,隐含层神经元个数设为3,隐含层神经元传递函数采用S型的正切函数tansig,输出层神经元函数采用S型对数函数logsig,训练函数为traingdx,L-M BP网络的的训练函数为trainlm;QPSO算法采用如下参数:最大代数为20代,种群数为30,粒子映射为平滑因子,取值范围为[0,0.1]。将上述建模数据的最后10组数据用来做预测,预测结果如表1所示。

本文采用平均绝对百分误差(MAPE)作为评价指标,计算公式为(6):

其中xi表示实际数据,x̂i表示通过预测所得的数据。

可以用MAPE来衡量预测模型的预测能力,下表给出了MAPE预测精度的不同范围所对应的预测评价.

GRNN、BP、L-M BP网络的预测误差如下表所示:

如表3所示,通过计算得广义回归神经网络的平均绝对百分误差为8.21%,BP网络的平均绝对百分误差为11.1%%,L-M BP网络的平均绝对百分误差为9.22%,从预测误差上来看,广义回归神经网络的预测最为准确,达到了预测标准,证明模型是可行的,而且广义回归神经网络比BP网络以及L-M BP网络更为精确。

另外,在vista操作系统下,CPU采用Intel Core 2 Duo,内存1G,运用Matlab 7.1进行编程,上述三个模型的运行时间如表4:

从表4可以看出,BP网络运行时间3.973s,L-M BP网络运行时间0.342s,GRNN网络运行时间为0.093s。由此可见,一旦确定了平滑因子,广义回归神经网络的运行时间比BP网络和L-M BP网络快很多。

3 结论

水质氨氮检测 篇6

关键词：黄河水质,污染物质,减污技术

我国是世界上水资源比较贫乏的国家之一, 人均水资源量仅为世界平均水平的1/3, 同时水污染严重。根据环保部《2009年中国环境状况公报》显示, 截止2009年底, 全国七大水系水质总体为轻度污染;在监测的203条主要河流中黄河流域总体为中度污染, 44个国控监测断面中, Ⅰ-Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为68.2%、4.5%、2.3%和25.0%。水污染严重和水环境恶化已经成为当前制约我国经济和社会可持续发展的突出问题。水是人类赖以生存和发展的最基本的物质之一, 破解水的难题, 对于中华民族的生存和发展已经刻不容缓。保护地表水环境, 关键在于控制入河排污总量, 而入河排污总量的控制在于工业企业的末端治理。

黄河干流龙门-花园口河段流经山西、陕西和河南三省, 是沿途重点城镇生活和工业用水的重要水源, 也是沿途生活和工业废水的受纳水体, 所以造成该河段水质污染事故频发, 省区间污染纠纷时常发生, 成为黄河干流水质敏感河段。

实行最严格的水资源管理制度, 关键是严守河流的纳污红线, 否则随着黄河沿岸经济的发展, 黄河水质敏感河段的污染将日趋严重, 因此要限制和减少废水污染物的入河量, 对黄河水质敏感河段污染物贡献量较大的工业企业推行减污技术势在必行。根据调查, 造成黄河中游水体超标的主要污染物为氨氮, 本文在深入调查分析黄河水体氨氮污染物来源的基础上, 依据国家相关的技术规范, 并结合黄河水质敏感河段焦化行业规模大、外排废水氨氮浓度高等特点, 对黄河水质敏感河段减污技术进行探讨, 通过对焦化行业现有污水处理站进行升级, 实现焦化废水全部资源化利用, 达到了焦化废水零排放, 大大减少了入河氨氮的排污总量。

1 黄河水质敏感河段水环境现状调查

对黄河水质敏感河段内的潼关断面水质从2008年6月到2010年6月的常规监测资料进行了整理和分析。

1.1 敏感河段水质情况调查

根据《黄河流域省界水体及重点河段水资源质量状况通报》 (黄河流域水资源保护局) , 黄河干流潼关断面2008年6月~2010年6月的水质情况如表1所示。

由表1可以看出, 黄河干流潼关断面2008年6月~2010年6月水质不能满足规划水质目标的要求, 其主要超标因子为化学需氧量 (COD) 和氨氮, 在25个监测数据中, 化学需氧量超标频次为96%, 氨氮超标频次为84%。由此可见黄河水质敏感河段的首要污染物为COD, 次要污染物氨氮。

1.2 敏感河段氨氮污染因子调查

根据《黄河潼关水质自动监测日报》, 黄河干流潼关断面2008年6月~2010年6月的氨氮监测情况如表2所示。

从表2可以可以看出, 潼关断面氨氮日监测最大值为7.40 mg/L, 最大超标倍数为6.4。

1.3 敏感河段氨氮污染物来源

监测河流中污染因子氨氮的主要来源有3个途径, 分别是:工业点源、农业面源和生活污水。农业面源统计资料相对匮乏, 难以对农业面源提出更好的控制措施;生活污水来源难于控制, 且其规模变化的人为因素较多;工业点源中尤以焦化行业废水排放量大, 废水中氨氮污染因子浓度高, 因此本文仅选取工业点源中焦化行业进行探讨。

2 黄河水质敏感河段焦化行业现状

焦炭生产过程中会产生大量高浓度酚氰废水, 据统计, 生产1 t焦炭产生约2.5 t酚氰废水。焦炭生产过程产生的废水主要来自炼焦和煤气净化过程及焦化产品的精制过程。焦化废水所含污染物包含酚类、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物等, 是一种处理难度极大的工业废水。

2.1 焦化行业废水特点

焦化废水中易降解的有机物主要是酚类化合物, 砒咯、萘、呋喃、咪唑类属于可降解类有机物;难降解的有机主要有砒啶、咔唑、联苯、三联苯等。焦化行业所产生的废水见表3。

焦化行业的生产废水主要有荒煤气冷凝中分离出来的剩余氨水、煤气净化过程中工艺介质中的分离水以及煤气水封水、冲洗地坪水、工艺管道冲洗等杂排水, 这部分废水含有高浓度的氨、挥发酚、氰化物、石油类、硫化物等, 假若直接送废水处理站进行生化处理, 则废水毒性大, 对生物的冲击负荷也大, 治理难度大大增加, 治理效果差。可以先将高浓度废水送蒸氨塔进行蒸氨, 回收氨气作为脱硫剂使用, 蒸氨后的废水中氨、挥发酚、氰化物等污染物浓度明显降低, 能确保废水处理站的进水污染物浓度满足生化处理的要求, 确保生化废水处理站具有良好的治理效果。

2.2 常规焦化行业废水处理措施

针对焦化工业废水污染物的特性, 目前, 国内焦化企业对酚氰废水的处理通常采用如下几种方法:

(1) 将酚氰废水作为熄焦废水的补充水, 通过对炽热的焦炭进行直接冷却, 酚氰废水将蒸发到大气中。该方法不但浪费水资源, 而且还将酚氰废水中的污染物转移到了大气中;

(2) 对酚氰废水采用化学破坏法进行处理, 向酚氰废水中添加化学物质将有毒物质转变成无毒物质。此方法运行费用高, 且采用的化学品易造成二次污染;

(3) 酚氰废水采用物化法进行处理, 该方法主要采用气浮装置去除掉酚氰废水中的焦油, 然后在废水中加入石灰, 进一步去除酚氰废水中硫和氰。采用此方法虽能处理掉废水中的部分污染物, 但污染物去除效率低, 外排酚氰废水不能稳定达标。

结合国内大型焦化企业的废水治理经验, 现阶段能够保证焦化行业生产废水稳定达标的为A2-O生化处理工艺。该技术被列入国家鼓励发展的环境保护技术目录第一批和第三批中处理焦化废水的鼓励发展技术, 其应用范围为焦化行业及精细化工、造纸、皮革等轻工行业的工业废水处理。

A2-O即厌氧-缺氧-好氧工艺。其中A1为厌氧阶段, 采用生物膜法, 主要是通过水解酸化作用提高焦化废水的可生化性;A2为缺氧阶段, 也采用生物膜法, 通过反硝化细菌将废水中的硝基氮、亚硝基氮与氨氮转化为氮气, 以降低氨氮的出水水质;O为好氧阶段, 采用活性污泥法, 利用好氧菌或兼性菌去除废水中的大部分COD, 并利用硝化菌将废水中的氨氮硝化为硝基氮、亚硝基氮。

蒸氨废水首先进入调节池, 在此进行水质水量均和调节。经调节后的污水进入除油池, 分离出重油和轻油, 从除重油池分离出来的焦油及从气浮除油池分离出来的轻质浮油, 经集油池油水分离后, 送至机械化澄清槽。而后污水进入厌氧池, 在此进行水解酸化, 提高污水的B/C值。经厌氧处理后, 污水进入缺氧池回流井, 在此加入一定比例的稀释水, 同时与好氧池硝化回流液一起混合进入缺氧池, 在反硝化菌的作用下把NO2-、NO3-还原成N2。经缺氧池处理过的污水直接送入曝气池, 污水中的有机物首先在炭化菌的作用下被分解成CO2和H2O, 随后污水中的氨氮被硝化菌氧化成NO2-、NO3-, 同时为维持好氧池硝化菌所需要的碱度应加入一定量的碱 (如磷酸氢二钠盐) 。酚水经曝气处理后, 进入二次沉淀池进行泥水分离。清水由二次沉淀池的上部排出进入混凝池, 在此加入一定量的PFS和PAM进行絮凝处理, 进一步降低出水中的COD和色度。二次沉淀池沉淀下来的活性污泥再回流至好氧池, 剩余的部分污泥与混凝污泥一道经污泥浓缩后, 送往煤场, 而混凝池的出水则送入熄焦水池作为熄焦用水和洗煤用水。常规焦化废水处理工艺流程见图1。

根据调查, 目前国内多个大型焦化企业的废水处理采用A2-O工艺, 其处理效果见表4。

采用A2-O工艺处理焦化行业废水时, 废水中污染物的去除效率COD为88~96%、氨氮为86~92%、石油类为90~95%、挥发酚为99.8~99.98%、氰化物为93~96%。

3 黄河水质敏感河段焦化行业废水进一步减污措施

根据调研, 黄河水质敏感河段的焦化企业均已建成了A2-O酚氰废水处理站, 应在焦化企业现有的废水处理站增加深度处理装置, 以使其处理后的水质更好, 能够满足焦化生产工序的用水需要。根据比选结果, 选择反渗透深度处理装置, 该装置占地面积小、投资低, 对于现有焦化企业污水处理站改造相对容易, 反渗透深度处理装置的工艺流程图见图2。

3.1 反渗透处理效果

根据其他企业采用反渗透处理装置后出水水质的监测结果, 其出水水质详见表5。

mg/L

由表5可以看出, 焦化废水经反渗透深度处理后出水水质能够满足《地表水环境质量标准》 (GB 3838—2002) Ⅲ类水质标准的要求, 回用到焦化生产工艺完全可行。

3.2 反渗透处理装置效益分析

参照反渗透深度处理装置的价格, 以年产100万吨焦炭的焦化企业为例, 其酚氰废水日产生量约为6 900m3, 则需要在A2-O处理后续工段增加300 m3/h反渗透处理装置, 该处理装置需投资约800~950万元。焦化企业增加反渗透处理装置后, 年产100万吨焦炭的焦化企业每年将节约新鲜水使用量约250万吨, 减少水费支出约为550万元/年, 则反渗透处理装置的投资会在2.0年左右收回, 其经济效益潜力巨大。同时通过对焦化废水处理及回用, 使焦化企业生产废水实现了零排放, 全部实现了资源化利用。在实际运行过程中该技术可为年产100万吨焦炭的企业每年减少氨氮入河排污总量103.7t;对促进焦化企业的节能减排、减少入河排污量有着重要的意义, 社会效益和环境效益显著。

4 结语

通过深入对黄河中游河段首要污染物氨氮来源的研究, 结合黄河水质敏感河段沿途工业结构、焦化行业外排废水浓度高等特点, 通过对黄河水质敏感河段氨氮污染物主要贡献企业焦化行业在原常规A2-O废水处理技术基础上增加反渗透深度处理技术, 可实现焦化行业废水零排放, 节约了水资源, 减少了入河排污总量, 为实行最严格的水资源管理制度、严守河流纳污红线提供了强有力的技术保障。

参考文献

[1]韩磊.焦化行业酚氰废水处理工艺浅析[J].干旱环境监测, 2007 (3) .

[2]尹承龙, 单忠健, 曾锦之.焦化废水处理存在的问题及其解决对策[J].给水排水, 2000 (6) .

[3]樊丽华, 梁英华, 陈学青.焦化废水治理技术进展[J].环境科学与技术, 2002 (6) .

[4]蔺起梅, 杨小红.焦化废水处理技术的应用与研究进展[J].环境研究与监测, 2006 (4) .

水质氨氮检测 篇7

1概述

1.1实验方法依据

HJ535 - 2009 《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》[4]。

1.2实验原理

以游离态的氨或铵离子等形式存在的氨氮与纳氏试剂反应生成黄棕色络合物,该络合物的色度与氨氮的含量成正比,分光光度法测定,通常吸收波长为420 nm。

1.3实验仪器

UV - 1800分光光度计。

2数学模型

水中氨氮浓度的计算公式:

式中: y——— 水样氨氮的浓度, mg/L

a——— 曲线的斜率

x——— 吸光度

b——— 曲线的截距

标准溶液稀释后浓度公式:

式中: ci——— 稀释后各溶液的浓度, mg/L

V1——— 吸取标准使用液的体积, m L

c1——— 标准使用液的浓度, m L

V2——— 容量体积, 50 m L

3不确定度来源

A类不确定度: 测量的重复性: 用对重复测量结果进行统计分析的方法评定。

B类不确定度:

( 1 ) 氨氮标准溶液的不确定度u ( N ) :

1标准溶液本身的不确定度u1( c ) ;

2 250 m L容量瓶体 积读数重 复性引入 的不确定 度u1( 250) ;

3 250 m L容量瓶校准引入的不确定度u2( 250 ) ;

4溶液温度不一致引入的不确定度u3( 250 ) ;

5 5. 00 m L无分度移液管体积读数重复性引入的不确定度u1( 5) ;

6 5. 00 m L无分度移液管校准引入的不确定度u2( 5 ) ;

7溶液温度不一致引入的不确定度u3( 5 ) 。

( 2) 标准溶液稀释引入的不确定度u2( c) :

1容量器皿校准的不确定度;

2满刻度时体积读数引入的不确定度;

3溶液温度和吸管或容量瓶校准温度引入的不确定度。

( 3 ) 曲线拟合引起的不确定度u3( c ) 。

4A类不确定度量化

对同一水样进行10次测定,结果如表1。

其相对标准不确定度为:

5B类不确定度量化

5.1标准溶液引入的不确定度

用5. 00 m L无分度吸管吸取5. 00 m L浓度为500 mg/L氨氮标准溶液至250 m L容量瓶中,配制成10. 0 mg/L的氨氮标准使用液;

5.1.1标准溶液本身的不确定度

查GSB05 - 1145 - 2000 ( 环境保护部标准样品研究所) 水中氨氮成分分析标准物质证书,500 mg/L氨氮标准溶液,其不确定度为1% ,根据标准物质不确定度评定原则,k = 2,换算成相对标准不确定度为:

5. 1. 2 250 m L容量瓶体积读数重复性引入的不确定度

根据实验室经验,250 m L容量瓶的读数误差为 ± 0. 05 m L, 认为其服从均匀分布,k取31 /2,则其标准不确定度为:

其相对标准不确定度为:

5. 1. 3 250 m L容量瓶校准引入的不确定度

根据JJF196 - 2006 《常用玻璃 器量检定 规程》[5]查得, 250 m L A级容量瓶的允差为 ± 0. 01 m L,按照三角分布考虑, 取k取61 /2,则其引入的标准不确定度为:

其相对标准不确定度为:

5.1.4溶液温度不一致引入的不确定度

该影响引起的不确定度可以通过温度变化范围和体积膨胀系数来进行计算。液体的体积膨胀系数明显大于容量瓶玻璃材质的膨胀系数,因此只需考虑前者即可。水的膨胀系数为2. 1 ! 10- 4/ ℃ ,实验室温度变化为 ± 2 ℃ 。因此产生的体积变化为 ( 250 !2 !2. 1 !10- 4) ,按反正弦分布考虑,包含因子k取21 /2。 其标准不确定度为:

其相对标准不确定度为:

5. 1. 5 5. 00m L无分度移液管体积读数重复性引入的不确定度

根据实验室经验,5. 00 m L无分度移液管的读数误差为 ± 0. 01 m L,认为其服从均匀分布,k = 31 /2,则其标准不确定度为:

其相对标准不确定度为:

5. 1. 6 5. 00 m L无分度移液管校准引入的不确定度

5. 00 m L无分度移液管校准引入的不确定度同5. 1. 3,其刻度允差为 ± 0. 011 m L,则其标准不确定度为:

其相对标准不确定度为

5.1.7溶液温度不一致引入的不确定度

同5. 1. 4 ,其标准不确定度为:

其相对标准不确定度为:

综上所述,氨氮标准溶液的相对不确定度u( N) 为:

5.2标准溶液稀释引入的不确定度

稀释过程如下: 采用氨氮标准使用液,逐级稀释成浓度为0. 00 mg / L、0. 10 mg / L、0. 20 mg / L、1. 00 mg / L、1. 40 mg / L、 2. 00 mg / L的系列浓度标准溶液。

5.2.1容量器皿校准的不确定度

使用了不同的1. 00 m L移液管( V1) 和10. 00 m L移液管 ( V1) ,查得1. 00移液管的允差为 ± 0. 007 m L,10. 00 m L移液管的允差为 ± 0. 015 m L。50. 0 m L容量瓶( V2) 的允差为 ± 0. 01 m L。认为其服从三角分布,k取61 /2,计算方法同5. 1. 3节。 由V1、V2引入的不确定度见表2。

5.2.2满刻度时体积读数引入的不确定度

由于满刻度时读数不准,引起体积的波动,对不同体积重复充满10次,并进行称量实验,认为其服从均匀分布,k取31 /2,得出读数引起的体积相对标准偏差,见表3。

5.2.3溶液温度不一致引入的不确定度

计算方法同5. 1. 4,得出溶液温度不一致引入的标准偏差, 见表4。

综上所述,不同浓度溶液稀释引入的合成不确定度:

各不确定度分量相互独立,则合成稀释相对标准不确定度:

5.3曲线拟合引入的不确定度

曲线拟合引入的不确定度主要是测量x值时的随机变化, 既影响标准溶液的响应值xi,又影响被测量的响应值x0。

根据表5,计算校正曲线的截距b = - 0. 011,斜率a = 5. 628,r = 0. 9999,则标准曲线方程为: y = 5. 628 x - 0. 011, 其中x为吸光度,y为浓度。

根据贝塞尔公式计算标准曲线的剩余标准差:

标准曲线拟合的标准不确定度公式:

式中: c———对样品测量的浓度,c = 1. 29 mg/L

a———校准曲线的斜率

p———每次对样品进行的测量次数,p = 10

n———曲线绘制时浓度点的测量次数,n = 36

——— 校准曲线各点氨氮浓度平均值

6不确定度的评定

通过上文的各项计算,从而得出合成相对标准不确定度:

合成标准不确定度:

扩展不确定度: 取包含因子k = 2,则扩展不确定度为:

该水样氨氮结果表示为( 1. 29 ± 0. 04 ) mg/L。

7结论

水质氨氮检测 篇8

1 测量原理

测量原理是基于与液相相平衡的氨气的紫外(UV)吸收光谱的分析。将少量的浓氢氧化钠溶液加入到被测样品,以增加化学反应平衡体系NH3 ﹢H+⇄ NH4+中的pH值。当pH值大于11时,化学平衡式向左移动,NH4+离子便变成NH3气体。而溶解性的NH3气是可以忽略不计的,低于总量的0.1%[1]。将生成的NH3气采用气相紫外吸收傅立叶变换的方法测定(见图1)。

气体吸收光谱的分析使用凹面光栅光谱仪,并结合256像素的光电二极阵列管,实施的扫描光谱带为190~300 nm,由脉冲氙灯发出紫外(UV)光。为估价几个单独的、相应于已被选择的NH3气体的吸收峰,利用快速傅立叶变换(FFT)处理分散的谱图。由于采用新型的、高性能的数字信号处理器(50Mbps DSP),不但可以高頻度地获取信号和处理信号;也完全能够应付FFT的处理过程,从而大大改善低测量值的响应性能( RISC精简指令集计算机,美国哈佛大学建筑系所特有的闪存存储器)。

2 仪器结构

2.1 仪器的独特构造

新型氨氮水质在线分析仪结构(见图2)。系统的水温温度利用PT100探头测控,同时仪器被控制在特定的温度小范围内,并实施自动温度补偿。该仪器在采样、机械和电路结构设计上新颖独特,在快速傅立叶变换(FFT)处理方法上抗干扰能力强,且备有远程通讯功能。

1.外壳;2.叶板后面有取样蠕动泵电机;3.EV1/EV2,电磁阀;4.聚乙烯管;5.注入NaOH溶液的蠕动泵;6.出水口,聚乙烯管;7.氙灯+灯座+触发器;8.气泵;9.止回阀;10.吹扫管;11.光源电路合;12.PG接口;13.气体流通池;14.光电二极管阵列检测器;15.光谱仪

2.2 仪器的水路和气路循环

仪器水路循环有以下功能:(1)从被测流程中抽取水样样品;(2)注入NaOH,将水样pH增加至11以上;(3)用吹扫法从水样中分离出氨气;(4)交替地用空气或氨气冲满气体流通池。调零时用空气;测量时测得到的是与液相相平衡气相中的氨气。每个测量周期经历以下过程:(1)抽空(仪器规定) :45s(见图3)。仪器引入空气吹气,紧接着测量本底;(2)置零(仪器规定) :15s。在45s抽空结束时执行;(3)取样(用户设定):30s(见图4)。用户可根据情况进行调整,但是一般来说,30s已足够;(4)加入10%~20%NaOH溶液(仪器规定) :2s(见图5)。将水样pH增加至11以上;(5)吹扫(仪器规定):23s(见图6);(6)测量(仪器规定) :15s;(7)最后的抽空(仪器规定) :14s。这是为清除在系统中尚存的氨气,以备下次测量。

整个过程128s,仅约2min。如果水样是有压力,可将水样直接导入水路,或者由分析仪的蠕动泵(可选)获取水样。仪器是通过三通电磁阀对水路循环系统,每天以5%硫酸溶液进行一次清洗。图3和图4分别为“置零”过程和取样时水样循环过程。

1.入口三通电磁阀;2.注入NaOH溶液的蠕动泵;3.温度探头;4.吹脱管;5.回止阀;6.光谱仪;7.光电二极管阵列检测器;8.流通池顶端;9.气体流通池;10.流通池底端;11.灯座;12.氙灯+触发器;13.空气泵;14.干燥管;15.电磁阀1,EV1;16.电磁阀2,EV2

2.3 气路循环廻路

当进样电磁阀被激活而没有采样时,一个封闭的廻路将氨气充满气体流通池。此时的气相中的氨与样品中溶解的氨相平衡。被激活的电磁阀EV1(15)将气体从吹扫管的出口处,经过干燥管抽至气体流通池。在整个廻路中空气泵(13)一直是被激活的。在吹脱管中必须观察到高流量的气泡。在检查模式中,由于光谱仪的灯闪烁总是有中间读数,直至达到平衡,大约需要45s。最后,在测量过程结束后,得到光谱数据。在几个光谱吸收波峰上进行快速傅立叶变换(FFT),以提取扣除噪声以后的氨的特征频率信号。图5和图6分别为加入10%NaOH时的状态和气路循环回路。

3 仪器的电路结构[2,3]

3.1 单个电路板的设计理念

仪器的创意是采用单个电路板的设计理念,这样使得电路结构更加简练,从而使得维修工作也极为容易。仪器不但备有RS232端口和RS485端口,还具有USB测量端口。内含RS232 (9路Sub-D雌性接口), 利用2 m电缆可接PC机,无需任何软件而通过Windows® 的Hyperterminal® “超级终端”直接下载数据。同样通过USB端口也能通过“超级终端”直接下载数据。内含RS485 , 以MODBUS为通讯协议。

同时这还是一台模块式的仪器,最多可以测量12个参数,其中包括污染源监测时常见的水质五参数pH、电导率、溶解氧、浊度、水温以及磷酸盐和总磷,还可以测量化学需氧量(UV法)、硝酸盐、多环芳烃、水中油(碳氢化合物)、叶绿素A、若丹明、 苯、甲苯、二甲苯、六价铬、色度等,还可连接其它工作仪器的4~20mA输出信号等。单个电路板的结构图(见图7)。

3.2 “彩色触摸屏显示界面”(CTSDI)

仪器备有极易操作的“彩色触摸屏显示界面”(CTSDI) ,该CTSDI能让用户通过多重屏幕,方便地对分析仪的所有操作情况进行“设置”和“检查”。CTSDI和它相连的电路板安装在分析仪的前门的里侧合内。“控制按钮”位于屏幕的顶部和右侧;调节显示屏的亮度,可得到合适的视觉效果。CTSDI上所有的显示屏都呈矩形,每一个显示屏都与一个关键词相联。你只要轻触按钮,就可进入指定的菜单(见图8)。

当分析仪已使用过,或长期不用时(那是指相对于测量周期之间和不执行清洗程序的那段时间),CTSDI上的缺省屏幕将是上次断电前的那个最后呈现的屏幕。

屏幕由两部分组成,菜单简捷明了:

(1)过程显示屏(或称“测量显示屏”);

(2) 参数显示屏(或称“工作参数显示屏”)。

分析仪既能用于单参数,也能用于多参数。只要是一个或多个参数,屏幕的右侧就会展示出来。图8的例子是分析仪测量4个参数: NO3- N (硝酸盐氮)、 COD (通过相关系数得到的化学需氧量)、NH3(氨)或NH3-N 和OIL (多环芳烃)。这种分析仪,在同一个分析仪箱中最多可以测量12个参数。

4 仪器的通讯

该分析仪的通讯策略是给出一个适用于各种应用的面板设计方案, 可根据应用要求而定:

* 现场配置

* 连接点数

* 现有的仪器

* 现有的PLC和SCADA系统

* 用户的要求

同时可以通过GSM或Internet达到实现遥控指令和维护仪器的可能性。我们已开发出高标准的通讯手段,如像Wi-Fi和以太网,这在以后几年内即将成为国际上污水处理厂业界内的新标准。

5 应用实例

5.1 活性污泥中氨的监测

在测量污水甚至于活性污泥时无须过滤,作为一种城市污水处理厂的在线监测仪器,这是其它种类仪器所难以承受的。同时运行经费也很低廉,只消耗少量的10% NaOH溶液和5%H2SO4溶液。由于利用50Mbps高性能的数字信号处理器,因此在测量低浓度时,特别是地面水的监测方面也可得到稳的测量值。

5.2 污水处理厂生物反应器中NH4+和NO3-浓度测定

仪器同时监测着市政污水处理厂的生物反应器中NH4+ 和NO3- 的浓度。监测结果可以有效地核查生物反应器的效率。在这项研究中,NH4+ 和NO3-的浓度分别为0~1000mg/L的广阔的浓度范围。

5.3 焦炭炉的污水监测

氨分析仪安装在大型钢铁厂的焦炭炉的污水的排放口。这是一个新的生物工厂,而氨的量是细菌能否存在的至关重要的因素。引入的水是很脏的,内有焦炭经研磨后的细小屑片和污泥浊水。排放水的氨的浓度不应超过50 ppm, 否则会再送回至贮水池。整个控制过程(见图9)。

5.4 化肥厂废水测定

我国有不少化肥厂,同时生产氨水和尿素。他们很关注氨的达标排放,如高于排放标准,重新处理就会造成成本的增加。我们的分析仪监测由化肥厂产生的排放水中的氨的含量,就可以很好地协调含氨氮废水排放的重新处理过程。

6 本法的优点

目前常见的我国现行的氨氮在线分析仪有比色法(分光光度法)和氨气敏电极法两大类(见表1)。

(1)比色法(分光光度法)[5]中又有:纳氏试剂比色法、水杨酸分光光度法、蒸馏滴定法。比色法(分光光度法)的缺点是被测水样的色度和浊度严重地干扰着测量结果,这在测量污染源时会碰到麻烦。同时水样在进入分析仪前必须要对水样进行过滤。另外还必须要昂贵的或特定的显色剂,运行费用较高。显色剂与水样进行反应还需一段时间,一般需5min以上。(2)氨气敏电极法[4]是依靠透气膜将(单极工作电极+参比电极)与被测水样分隔开的。当测量污水时,尤其是当测量胶汁状污水时,氨气敏电极的工作状态受到严重破坏,电极的寿命也会大大缩短。同时由于电位的飘移,不可避免地需要每天用标准溶液调校仪器的响应曲线。还要定期地更换电极,这是一笔不小的费用。

摘要：本文利用气相紫外吸收傅立叶变换的方法研制出水质氨氮在线分析仪,在测量地表水和废水时该法选择性高,几乎没有干扰,技术先进,结构合理,带有远程传输功能,同时这还是一台模块式的仪器,可以测量最多至12个参数。与传统方法相比,具有维护量小、运行费用低、耐色度和浊度干扰、无需每天标定标液等优点,已在污水处理厂、大型钢铁厂和化肥厂排水水质检测中得到广泛的应用。

关键词：氨氮在线分析仪,水质,气相紫外吸收,傅立叶变换,紫外

参考文献

[1]Gunther,Barkley,Kolbezen,Blinn,Staggs."Quantitative Microdetermination of Gaseuos Ammonia by Its Absorption"University of California,1956,28(12)∶12

[2]Measurement Analysis China,No.62006/2007年采购指南年鉴,Circle No.139,31

[3]Tethys400操作手册,北京利达科信环境安全技术有限公司,2006年6月

[4]氨自动监测仪,JJG631-2004,国家质量监督检验检疫总局,2004