一种水中COD在线监测装置及其监测方法与流程

本发明应用于地表水、地下水、废水等监测领域，特别是低COD高氯废水监测，涉及一种水中COD在线监测装置及其监测方法。

背景技术：

COD作为衡量水体有机物相对含量的指标，是评价水体污染程度的重要指标之一，因此是水质监测的一个重要项目。目前大多数COD在线监测仪表是使用重铬酸钾作为氧化剂，在一定条件下氧化水样，通过光度计测算出消耗的氧化剂的量，进一步换算成COD的值。由于水样中部分有机物很难被重铬酸钾氧化，而且重铬酸钾方法存在氯离子干扰，当氯离子浓度超过1000mg/L时，需要通过稀释和加入硫酸汞掩蔽以抵抗一定浓度的氯离子。当氯离子浓度超过10000mg/L时，重铬酸钾方法的准确性已不可靠。因此，传统的重铬酸钾方法在高氯废水、强碱污水及地表水的监测适用性差。从对环境的影响方面来讲，存在铬、汞的二次污染；从维护上讲，试剂费用和维护工作量大。

综上所述的方法存在适用性差、成本高、可靠性差等问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种水中在线监测COD装置及其监测方法，将探头浸入待测水样中，通过探头内氙灯光源对待测水样的全光谱测量，利用光栅、光谱仪、检测器等，将光信号转化成电信号，最后根据已建好的水质模型计算出待测水样中COD的浓度。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种水中COD在线监测装置，包括表头和探头两部分，其中表头部分包括：

显示模块，用于向用户展示待检测水体的COD浓度值；

数据处理模块，根据已建好的水质模型计算出待测水样中COD的浓度：

控制模块，用于控制所述数据处理模块、所述显示模块完成相应的工作；

其中探头部分包括：

光源模块，即氙灯光源，功能是在特定的高压下氙灯光源发出紫外-可见光；

透镜；

流通池模块，待测水样流过的区域；

光谱仪模块,包括光栅、检测器，光栅分光及反射200-800nm波段的光到检测器上，然后将光信号转换为电信号通过电缆传输给表头上；

所述光源模块、透镜、流通池模块、光谱仪模块由前及后依次顺序排列；

所述光栅通过调节螺钉安装在光谱仪模块上，所述检测器安装在所述光谱仪模块的前端下半部。

进一步地，所述流通池的底部设置吹扫口，用于自动清洗透镜。在测量间隔期仪器会进行自动清洗透镜，以防止脏物沉积在透镜表面，影响监测设备的准确性。

一种采用上述水中COD在线监测装置的监测方法，包括：

步骤一，将探头浸入待测水样，通过特定的高压启动氙灯光源发出紫外-可见光；

步骤二，该光束透过充满待测水样的流通池；

步骤三，光束进入光谱仪模块，经光栅分光后打在阵列式检测器上；

步骤四，阵列式检测器将载有待测水样吸收信息的光信号转化成电信号送入数据处理单元；

步骤五，数据处理单元根据采用加权多波长吸光度检测法建立吸光度与COD定量算法的水质模型，通过能量的变化即吸光度大小计算出待测水样中COD浓度值；

进一步地，步骤一，所述氙灯光源对待测水样为全光谱测量，为200nm至800nm之间的波长。根据全光谱中其他特定波长点的吸光度和对应物质的数学模型，可监测BOD、SS和色度等其他水质指标。

进一步地，通过调节氙灯光源的打灯电压和次数，以及调节光栅的角度和位置，用于满足监测设备随着待测水样工况的变化能正常监测。

进一步地，所述光谱仪模块和光源之间的距离可调节，用于大量程范围COD的监测需求。

本发明采取了上述改进措施进行，其有益效果显著：本发明将探头浸入待测水样中，通过探头内氙灯光源对待测水样的全光谱测量，利用光栅、光谱仪、光电传感器等，将光信号转化成电信号，最后采用加权多波长吸光度检测法建立吸光度与COD定量的水质模型，通过能量的变化大小即吸光度计算出水样中COD的浓度值，本发明可靠性高、适用性强、成本低、无污染，特别适用于低COD高氯废水的监测

附图说明

图1为本发明探头部分的结构示意图；

图2为本发明光谱仪模块的结构示意图；

图中1是光源模块，2是透镜，3是流通池模块，4是吹扫口，5是光谱仪模块，6是光栅，7是调节螺钉，8是检测器。

具体实施方式

下面对照附图结合实施例对本发明作进一步的说明：

参照图1-图2所示，一种水中COD在线监测装置，包括表头和探头两部分，表头即显示、处理电信号部分，探头即放入待测水样中测量光信号变化部分，其中表头部分包括：

显示模块，用于向用户展示待检测水体的COD浓度值；

数据处理模块，根据已建好的水质模型计算出待测水样中COD的浓度：

控制模块，用于控制所述数据处理模块、所述显示模块完成相应的工作；

其中探头部分包括：

光源模块，即氙灯光源，功能是在特定的高压下氙灯光源发出紫外-可见光；

透镜；

流通池模块，待测水样流过的区域；

光谱仪模块,包括光栅、检测器，光栅分光及反射200-800nm波段的光到检测器上，然后将光信号转换为电信号通过电缆传输给表头上；

所述光源模块、透镜、流通池模块、光谱仪模块由前及后依次顺序排列；

所述光栅通过调节螺钉安装在光谱仪模块上，所述检测器安装在所述光谱仪模块的前端下半部。光栅可调角度，使光束能最大限度的被检测器接收。

利用上述监测装置的监测方法包括：

步骤一，将探头浸入待测水样，通过特定的高压启动氙灯光源发出紫外-可见光，对待测水样全光谱测量，所述的全光谱测量，为200nm至800nm之间的波长；

步骤二，上述发出的光束透过充满待测水样的流通池；

步骤三，光束进入光谱仪模块，经光栅分光后打在阵列式检测器上；

步骤四，阵列式检测器将载有待测水样吸收信息的光信号转化成电信号送入数据处理单元；

步骤五，数据处理单元根据采用加权多波长吸光度检测法建立吸光度与COD定量算法的水质模型，通过能量的变化即吸光度大小计算出待测水样中COD浓度值。加权多波长检测法，即在243nm-290nm之间监测5个有代表型的有机物的吸收光谱，选择和COD的相关系数最适合的各波长的加权系数，再将最大的加权系数组合，建立数学模型。

本发明可通过调节氙灯光源的打灯电压和次数，以及调节光栅的角度和位置，用于满足监测设备随着待测水样工况的变化能正常监测。

本发明可通过调节光谱仪模块和光源之间的距离实现大量程范围COD的监测需求。

根据全光谱中其他特定波长点的吸光度和对应物质的数学模型，可监测BOD、SS和色度等其他水质指标。

本发明探头中的光源模块通过特定的高压启动氙灯光源发出紫外-可见光，透过充满待测水样的流通池，随后光束进入光谱仪模块，经光栅分光后打在阵列式检测器上，该阵列式检测器将载有待测水样吸收信息的光信号转化成电信号送入表头上的数据处理模块，根据采用加权多波长吸光度检测法建立吸光度与COD定量算法的水质模型，通过能量的变化即吸光度大小计算出待测水样中COD浓度值。

以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然，本发明不限于以上实施例，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。