Toc、tn、tp浓度及总量连续同步在线监测方法与仪器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环境监测技术领域。具体是涉及一种可对水中的总有机碳(T0C)、总氮(TN)、总磷(TP)浓度及总量进行连续同步在线测量的仪器及方法。
【背景技术】
[0002]水体的有机污染，又称为富营养化污染，主要是由于人类活动向水体中排放了超出水体自洁能力的过量营养物质。水质监测中，常用总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP )来衡量水体遭受有机污染的程度。
[0003]监测和防止水质有机污染的最佳方法是在污水排放口安装在线自动检测仪器，对废水的T0C、TN、TP等环境污染指标的浓度及总量进行连续不断的测量与监管。然而，截至目前，在水质在线自动检测仪器方面，还存在如下缺点和不足:(I)仪器功能比较单一。同一台仪器一般只能用于监测一个指标，如美国HACH公司的AstroTOC UV、Auto T0C1950、AstroTOC HT ；STAR 公司的 T0C-1000~4000:日本 TORAY 株式会社的 T0C-620、SFIMADZU 株式会社的T0C4100、YANAC0株式会社的T0C-3A ;德国MAIHAK公司的T0C0R20和WTW公司的ON-Lime TOC 200 ;比利时 APPLIFEK 公司的 APPLI TOC ;英国 PPM 公司的 PRO T0C300 ;法国SERES公司的T0C2000 ;中国河北先河的XHT0C-90和北京利达的WW-050/T0C等仪器型号，只能用于监测TOC —项指标。日本TORAY株式会社的TN-520 ;中国青岛聚创的TN-1A型总氮检测仪等，只监测TN —个指标。美国HACH公司的PH0SPHAX ;日本TORAY株式会社的TP-800 ;澳大利亚GREENSPA公司的TP Analyzer ;德国WTW公司的TresCon P511等型号，只能监测TP—个指标。少数仪器可以监测两个指标，如:德国AJ的Moni T0C/TN、LARge的Quick TOC ;日本TORAY的TNC-6200等可以监测TOC和TN两个指标。德国WTW的Purcom、LAR 的 QuickTNP，日本岛津的 TNP-4110，美国 HACH 的 NPff-160, IL500 等，可监测 TN 和 TP0但截至目前，还没有见到可同时监测如上三个有机污染指标的分析仪器。(2)不能同步测量。即便是多参数分析仪，也多是采用不同的氧化或显色系统，因而在监测不同参数时难以达到同步，如QuickTNP的TN氧化采用1200°C高温燃烧法，而TP氧化则采用UV-过硫酸盐消解法，其操作过程也是分离的；又如日本岛津TNP-4110总磷总氮分析仪在TN、TP测量时均采用了过硫酸盐-紫外氧化消解法，但两个系统从进样、氧化到检测，整个流程也都是独立运行的，再如德国WTW TresCon公司6B-2000多参数水质快速监测仪，虽说可以监测C0D、氨氮、总磷、总氮等多个指标，但所采用的多模块设计也只不过是将多个测试系统组合到一台仪器上而已，其对不同参数的监测仍然是单独进行的。这类仪器与其说是多参数分析仪，而实际上只是将多台单参数分析仪简单组合成了一台仪器而已，因而难以做到对多个指标的同步测量；(3)不能连续监测。现有的TOC、TN、TP分析仪器，每监测一个样品，从进样到氧化再到检测，一般需要耗时30min~60min，即便那些称作在线监测仪的产品，如美国HACH的Phosphax Sigma、德国WTW的Tres.Ccon、日本TORAY的TP800等，其监测周期最少也为20min，从这方面讲，这些仪器在本质上仍为间歇式分析仪，因而难以做到连续的实时监测。
[4]不能做到将污染物含量与总量同步测量。我国《水污染物排放总量监测技术规范》HJ/T92-2002的5.2.2明确规定:废水流量和污染物浓度应同时测量，并尽可能实现流量与污染物浓度的同步连续监测，而目前的仪器尚没有将污染物浓度及总量进行同步连续监测的功能。
[0004]总之，无论国内国外，到目前为止，尚没有出现可对水中的TOC、TN、TP浓度及总量进行连续同步在线自动测量的监测仪器及方法。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种可对排污管道内污水中的总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)三项污染指标的浓度及总量进行连续-同步-在线-自动测量的监测仪器。该仪器可在无人值守的情况下长期对水样的上述三个指标的浓度及总量进行连续不断的自动测量，测量数据既可以在本仪器上进行显示与储存，亦可以通过有线或无线传输与环境监测部门主服务器连接，自动绘制成各种统计图表。
[0006]本发明的技术方案如下:TOC、TN、TP浓度及总量连续同步在线自动监测仪器，其主要包括电磁感应流量计、采样头、试剂瓶、载气瓶、蠕动泵、酸化反应器、氧化反应器、CO2检测器、硝酸盐氮检测器、正磷酸盐检测器、数据处理器、液晶显示屏、路由器、自动控制器；所述采样头通过采样水管、蠕动泵与所述酸化反应器连通；所述试剂瓶通过采样水管、蠕动泵与所述酸化反应器连通；所述载气瓶通过载气管、三通电磁阀分别与所述酸化反应器和所述氧化反应器连通；所述酸化反应器通过流体输运管与所述氧化反应器连通；所述氧化反应器通过液流管与硝酸盐氮检测器连通，而硝酸盐氮检测器又通过螺旋盘管与正磷酸盐检测器连通；所述氧化反应器通过气流管与CO2检测器连通；所述CO2检测器、硝酸盐氮检测器、正磷酸盐检测器及所述电磁流量计通过电路与数据处理器连接；所述数据处理器通过电路与所述液晶显示屏及路由器连接；所述传感器、蠕动泵、电磁阀、电加热套通过电路与自动控制器组成自反馈电路。
[0007]所述的TOC、TN、TP浓度及总量连续同步在线自动监测仪器，优选的是，所述采样头、试剂瓶、载气瓶与所述酸化反应器相连的采样水管上设有流量传感器。
[0008]所述的TOC、TN、TP浓度及总量连续同步在线自动监测仪器，优选的是，所述酸化反应器与氧化反应器相连的流体输运管上设有气液分离器。
[0009]所述的TOC、TN、TP浓度及总量连续同步在线自动监测仪器，优选的是，所述氧化反应器与0)2检测器相连的气流管上设有半导体冷凝器和离子吸收器。
[0010]所述的TOC、TN、TP浓度及总量连续同步在线自动监测仪器，优选的是，所述硝酸盐氮检测器与正磷酸盐检测器之间的螺旋盘管上设有缓冲器。
[0011]所述的TOC、TN、TP浓度及总量连续同步在线自动监测仪器，优选的是，所述螺旋盘管上接有抗坏血酸溶液吊瓶和钼酸盐溶液吊瓶。
[0012]所述的TOC、TN、TP浓度及总量连续同步在线自动监测仪器，优选的是，所述采样头带有过滤网(优选的，过滤网的网眼尺寸为0.125_)，采样头直径为2.0-4.0mm (优选的，采样头直径为3.0mm)ο
[0013]所述的TOC、TN、TP浓度及总量连续同步在线自动监测仪器，优选的是，所述采样水管由聚四氟乙稀管制作，外径为0.6-1.0mm (优选的为0.8mm)，内径为0.2-0.4mm (优选的为 0.3mm)ο
[0014]所述的TOC、TN、TP浓度及总量连续同步在线自动监测仪器，优选的是，所述的载气管由娃橡胶制作，外径为2_3mm (优选的为2.5mm)，内径为l_2mm (优选的为1.5mm)。
[0015]所述的TOC、TN、TP浓度及总量连续同步在线自动监测仪器，优选的是，所述试剂瓶中的试剂由硫酸和过硫酸钠按照摩尔比1:3-3:1 (优选的为1:2-2:1)的比例混合而成，质量浓度为20%-30% (优选的为25%)。
[0016]所述的TOC、TN、TP浓度及总量连续同步在线自动监测仪器，优选的是，所述载气瓶中的载气为高纯氧气，气压不低于0.1MPa0
[0017]所述的TOC、TN、TP浓度及总量连续同步在线自动监测仪器，优选的是，所述氧化反应器主要包括石英玻璃管、紫外灯管和电加热套。
[0018]所述氧化反应器，优选的是，所述石英玻璃管为一竖向布置的密封管状物，公称直径30mm~50mm (优选的为40mm)，高20mm~40mm (优选的为30mm)，壁厚(优选的为5mm)，外表面镀银，其内部空腔被一气水分离膜分割成上下两部分，上部1/3~1/4部分为集气腔，下部3/3~2/3为液体腔。
[0019]所述氧化反应器，优选的是，所述集气腔与所述TOC、TN、TP浓度及总量连续同步在线自动监测仪器的气流管连通，而所述液体腔与所述TOC、TN、TP浓度及总量连续同步在线自动监测仪器的液流管连通。
[0020]所述氧化反应器，优选的是，所述紫外灯管为折叠成4~6股的防水防爆型紫外灯管，直接插入所述石英玻璃管的液体腔中，其发光波长为180nm-200nm (优选的为185nm)。
[0021]所述氧化反应器，优选的是，所述电加热套设在所述石英玻璃管外围，并同设置在所述石英玻璃管液体腔内的温度传感器与所述TOC、TN、TP浓度及总量连续同步在线自动监测仪器中的自动控制器组成自反馈电路，以确保所述液体腔内的液体温度为90~98°C(优选的为95°C)。
[0022]所述的TOC、TN、TP浓度及总量连续同步在线自动监测仪器，优选的是，所述硝酸盐氮检测器为流通池液相单色吸收型光电检测器，其主要包括调制紫外光源、多组滤光片、流通池、光电传感器、信号放大器、A/D转换器，其透过流通池的光线中心波长为220nm。
[0023]所述的TOC、TN、TP浓度及总量连续同步在线自动监测仪器，优选的是，所述正磷酸盐检测器为流通池液相单色吸收型光电检测器，其主要包括调制可见光源、多组滤光片、流通池、光电传感器、信号放大器