黃 河 水 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ）0黃 河 水 利 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）報(bào)告題目：淺談 TOC、COD 在線監(jiān)測儀的基本原理及其運(yùn)營維護(hù)學(xué) 生：指導(dǎo)教師：專 業(yè)：環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)2012 年 12 月 13 日黃 河 水 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ）1黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師意見設(shè)計(jì)課題：淺談 TOC、COD 在線監(jiān)測儀的基本原理及其運(yùn)營維護(hù)指導(dǎo)教師意見：是否同意參加答辯：同意（） 不同意（）指導(dǎo)教師簽名： 黃 河 水 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ）2摘 要本文主要論述 COD、TOC 在線監(jiān)測儀在水質(zhì)監(jiān)測中的監(jiān)測原理及其運(yùn)營維護(hù)，并針對 KT-08 型 COD 和 4100 型 TOC 在線監(jiān)測儀加以實(shí)際說明，就其在水質(zhì)監(jiān)測中存在的不足和及其應(yīng)對措施展開討論。關(guān)鍵字：TOC、COD、在線監(jiān)測儀黃 河 水 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ）3目 錄第 1 章 緒 論 .4第 2 章 在線監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成 .52.1 在線監(jiān) 測系統(tǒng)簡介 .52.2 水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的組成 .52.3 水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng) 中的數(shù)據(jù) 采集與傳輸單元 .72.4 水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)中的監(jiān)控中心 .82.5 水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展歷程 .82.6 水質(zhì)在線監(jiān)測系 統(tǒng)的特點(diǎn) .102.7 線監(jiān)測站點(diǎn)的設(shè)置: .112.8 線監(jiān)測點(diǎn)的分布特點(diǎn) .11第 3 章 COD 在線監(jiān)測原理及運(yùn)營維護(hù) .123.1 COD 現(xiàn)行測定方法 .123.2 COD 在線監(jiān)測方法 .133.3 KT-08 型 COD 在線監(jiān)測性能特點(diǎn) .163.4 KT-08 型 COD 在線監(jiān)測儀的運(yùn)營維護(hù) .16第 4 章 TOC 在線測定原理及運(yùn)營維護(hù) .184.1 TOC 現(xiàn)行測定原理 .184.2 TOC-4100 在線監(jiān)測儀監(jiān)測方法 .194.3 TOC-4100 技術(shù)特點(diǎn) .224.4 TOC-4100 在線監(jiān)測儀的性能特點(diǎn) .224.5 TOC 在線監(jiān)測儀的運(yùn)營維護(hù) .23第 5 章 現(xiàn)行在線監(jiān)測的現(xiàn)狀 .255.1 現(xiàn)行在線監(jiān)測的現(xiàn)狀 .255.2 現(xiàn)行在線監(jiān)測的改進(jìn)方案 .26第 6 章 總結(jié)與展望 .27致謝 .29參考文獻(xiàn) .30黃 河 水 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ）4第 1 章 緒 論水是人類賴以生存的重要物質(zhì)之一,在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，由于人類的生活和生產(chǎn)活動(dòng), 將大量未經(jīng)處理的工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)業(yè)回流水及其他廢棄物直接排入環(huán)境水體, 造成水資源污染,水質(zhì)惡化, 使淡水資源更加短缺, 也使人們意識到監(jiān)測水體污染的重要性。水體中除無機(jī)污染物外, 更多的是有機(jī)污染物, 它們以毒性和使水中溶解氧減少的形式對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響, 危害人體健康。所以有機(jī)污染物指標(biāo)是評價(jià)水體污染狀況的極其重要的指標(biāo)之一, 而化學(xué)需氧量( COD ) 、總有機(jī)碳（TOC）則是表征有機(jī)物質(zhì)含量的重要指標(biāo)。面對污染形勢嚴(yán)峻環(huán)境，國家環(huán)保部制定的排污標(biāo)準(zhǔn)也日趨嚴(yán)格，并對一些污水排放單位提出了更高的要求。傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測方法多是人工在某些斷面定時(shí)定點(diǎn)取樣，然后將樣品帶回實(shí)驗(yàn)室分析，造成監(jiān)測頻次低、采樣誤差大、監(jiān)測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，不能及時(shí)反映污水水質(zhì)狀況，影響環(huán)境管理的科學(xué)決策和執(zhí)法的嚴(yán)肅性。面對多樣化的污水監(jiān)測，這種傳統(tǒng)的測定方式難以保證所測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和時(shí)效性。因此必須采用自動(dòng)化、信息化、科學(xué)化的高科技手段，建立在線監(jiān)測系統(tǒng)，為環(huán)境管理、環(huán)境安全提供技術(shù)支持。早在20世紀(jì)80年代后期，國際水協(xié)會(huì)就提出了ICA（儀器化）技術(shù)的概念。ICA技術(shù)的首要條件是儀器化，即運(yùn)用檢測儀器實(shí)行對所需信息的自動(dòng)采集，而準(zhǔn)確及時(shí)的信息是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的基礎(chǔ)。近年來隨著儀表儀器的發(fā)展，大量有關(guān)水、污水和污泥的化學(xué)與物理參數(shù)可連續(xù)或準(zhǔn)確連續(xù)的進(jìn)行監(jiān)測。不僅如此，還可以運(yùn)用已有的傳感器和分析儀對總有機(jī)碳、化學(xué)需氧量、氨氮、溶解氧、六價(jià)鉻、濁度、溫度、電導(dǎo)率等流速或液位的測定。在線監(jiān)測儀采用控制化理論和自動(dòng)化技術(shù)，從而確保了數(shù)據(jù)的及時(shí)速性、延續(xù)性、精確性。目前，在線監(jiān)測儀器已廣泛應(yīng)用于污水處理廠及各種污水排放單位污水排放的實(shí)際監(jiān)測，為各種污水處理設(shè)施的運(yùn)營提供了強(qiáng)有力的工具，提高了監(jiān)測效率。本論文主要論述 COD、TOC 在線監(jiān)測儀在污水處理過程的監(jiān)測原理及其運(yùn)營維護(hù)進(jìn)行實(shí)際說明，并針對其存在的不足展開討論。黃 河 水 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ）5第 2 章 在線監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成2.1 在線監(jiān)測系統(tǒng)簡介水質(zhì)污染在線監(jiān)測系統(tǒng)是一套以在線自動(dòng)分析儀器為核心，運(yùn)用現(xiàn)代傳感技術(shù)、自動(dòng)測量技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)以及相關(guān)的專用分析軟件和通信網(wǎng)絡(luò)組成的一個(gè)綜合性的在線自動(dòng)監(jiān)測體系。在線監(jiān)測可盡早發(fā)現(xiàn)水質(zhì)的異常變化，為防止下游水質(zhì)污染迅速做出預(yù)警預(yù)報(bào)，及時(shí)追蹤污染源，從而為管理決策服務(wù)。水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測在國外起步較早，我國在水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測、移動(dòng)快速分析等預(yù)警預(yù)報(bào)體系建設(shè)方面尚處于探索階段。1998 年以來，我國已先后在七大水系的 10 個(gè)重點(diǎn)流域建成了 100 個(gè)國家地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測站，各地方根據(jù)環(huán)境管理需要，也陸續(xù)建立了 400 多個(gè)地方級地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測站，實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測周報(bào)。目前國所用的自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)多為國外進(jìn)口設(shè)備，水質(zhì)自動(dòng)化監(jiān)測裝置在制造上已不能滿足快速發(fā)展的水質(zhì)監(jiān)測的需要，因此，國產(chǎn)化自動(dòng)監(jiān)測儀有廣闊的開發(fā)前景和潛在的銷售市場。線監(jiān)測系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測自動(dòng)化、實(shí)現(xiàn)水污染的預(yù)警預(yù)報(bào)，對于防止污染事件的進(jìn)一步發(fā)展可起到至關(guān)重要的作用；線監(jiān)測系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)水質(zhì)信息的在線查詢和共享，可快速為領(lǐng)導(dǎo)決策提供科學(xué)依據(jù)。2.2 水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的組成水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)由采樣單元、分析測試單元（監(jiān)測儀器） 、數(shù)據(jù)采集與傳輸單元、監(jiān)控中心四部分組成。它能連續(xù)、及時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測排污口各監(jiān)測參數(shù)及其變化狀況；控制中心室可隨時(shí)取得各子站的實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)、處理監(jiān)測數(shù)據(jù)，可打印輸出日、周、月、季、年平均數(shù)據(jù)以及日、周、月、季、年最大值、最小值等各種監(jiān)測、統(tǒng)計(jì)報(bào)告及圖表（棒狀圖、曲線圖、多軌跡圖、對比圖等） ，并可輸入中心數(shù)據(jù)庫或上網(wǎng)。收集并可長期存儲指定的監(jiān)測數(shù)據(jù)及各種運(yùn)行資料、環(huán)境資料備檢索。系統(tǒng)具有監(jiān)測項(xiàng)目超標(biāo)及子站狀態(tài)信號顯示、報(bào)警功能；自動(dòng)運(yùn)行，停電保護(hù)、來電自動(dòng)恢復(fù)功能；維護(hù)檢修狀態(tài)測試，便于例行維修和應(yīng)急故障處理。污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)是環(huán)保監(jiān)測與環(huán)境預(yù)警的信黃 河 水 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ）6息平臺。在線監(jiān)測系統(tǒng)采用先進(jìn)的無線網(wǎng)絡(luò)，涵蓋水質(zhì)監(jiān)測、煙氣自動(dòng)監(jiān)測（CEMS） 、空氣質(zhì)量監(jiān)測、以及視頻監(jiān)測等多種環(huán)境在線監(jiān)測應(yīng)用；系統(tǒng)以污染源在線監(jiān)測為基礎(chǔ)，充分貫徹總量管理、總量控制的原則，包含了環(huán)境監(jiān)理信息系統(tǒng)的許多重要功能，充分滿足各級環(huán)保部門環(huán)境信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)要求，支持各級環(huán)保部門的環(huán)境監(jiān)理與環(huán)境監(jiān)測工作，滿足不同層級用戶的管理需求。目前，應(yīng)用比較多的是水質(zhì) COD、NH 3-N、TOC、 TN、TP、五參數(shù)、UV 等在線監(jiān)測系統(tǒng)。2.2.1采樣單元目前大多數(shù)采用自吸泵或潛水泵方式采樣，建議采用 1020 目的金屬篩網(wǎng)阻隔，避免漂浮物堵塞采樣口。自吸泵揚(yáng)程應(yīng)保證大于實(shí)際采樣高度的 2 倍。采用潛水泵采樣的系統(tǒng)，應(yīng)保證潛水泵在液位變化情況下能正常工作。圖 2-1 是河南新興環(huán)境科技有限公司在測皮革廢水時(shí)采用的采樣單元。 圖 2-1 水質(zhì)采樣單元 2.2.2在線監(jiān)測儀器（1）COD 在線監(jiān)測儀器根據(jù)氧化方式不同，可將 COD 在線監(jiān)測系統(tǒng)分為兩大類，即采用重鉻酸鉀氧化和非重鉻酸鉀氧化方式。重鉻酸鉀氧化方式可分為重鉻酸鉀消解-光度測量法，重鉻酸鉀消解-庫侖滴定法、重鉻酸鉀消解-氧化還原滴定法。非重鉻酸鉀氧化方式可分為臭氧（混合氧化劑）氧化-電化學(xué)測量法羥基氧化-電化學(xué)測量法。（2）NH 3-N 在線監(jiān)測儀器NH3-N 在線監(jiān)測儀可分為滴定法、比色法、銨離子選擇電極法、氨氣敏電極法、電導(dǎo)法等方法。（3）TOC 在線監(jiān)測儀器按原理不同，可將 TOC 在線監(jiān)測儀器分為燃燒氧化-紅外吸收法、紫外催化氧化- 紅外吸收法和電導(dǎo)法。黃 河 水 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ）72.3 水質(zhì)在線監(jiān)測中的數(shù)據(jù)采集與傳輸單元數(shù)據(jù)采集傳輸儀通常采用單片機(jī)、可編程控制器或工控機(jī)方式，不論哪種方式，通訊協(xié)議應(yīng)全國統(tǒng)一，以方便儀器連接通訊。數(shù)據(jù)傳輸方式可采用電話線、GPRS、GSM、局域網(wǎng)、無線電臺等多種方式。右圖是新興公司采用的數(shù)采儀實(shí)物圖（2-2） 。2.3.1 程序整體的運(yùn)行目錄架構(gòu)： 圖 2-2 數(shù)采儀實(shí)物圖 run|- bin| |- codecs| | |- qcncodecs.dll| |- sqldrivers| | |- qsqlite4.dll / sqlite 數(shù)據(jù)庫插件| |- rdbserver.exe / 實(shí)時(shí)庫服務(wù)| |- rdbmonitor.exe / 實(shí)時(shí)庫監(jiān)視界面| |- hj212server.exe / 212 規(guī)約上傳服務(wù)| |- source.dll / 采集程序開發(fā)庫| |- xeditor.exe / H9000 配置文件編輯器| |- QtCore4.dll / Qt 核心庫| |- QtGui4.dll / Qt 界面庫| |- QtXml4.dll / Qt 解析 XML 庫| |- QtNetwork4.dll / Qt 網(wǎng)絡(luò)通訊庫| |- QtSql4.dll / Qt 數(shù)據(jù)庫接口庫| |- msvcp90.dll / VC2008| |- iceutil.dll / 通訊平臺庫| |- bzip2.dll / 通訊平臺使用的壓縮庫| |- xxx.exe / 實(shí)際接口程序|- ini| |- rdbserver.xml / 實(shí)時(shí)庫配置文件| |- rdbmonitor.xml / 實(shí)時(shí)庫監(jiān)視界面配置文件|- log| |- xxx.log / 實(shí)際接口程序輸出日志|- data| |- hisdata.dat / 數(shù)據(jù)庫文件|- source| |- source.lib / 采集程序接口庫文件| |- SourceTest / 采集程序例子|- doc| |- 數(shù)采儀使用說明.doc黃 河 水 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ）82.4 水質(zhì)在線監(jiān)測中的監(jiān)控中心監(jiān)控中心的主要作用就是接收、匯總、統(tǒng)計(jì)各污染源的監(jiān)測數(shù)據(jù)。表1-1 部分新興公司監(jiān)測中心在星星皮革和宏達(dá)化工COD檢測記錄單位 日期 空白/ml 滴定量/ml 測量結(jié)果/(mg/l)1.25 24.5 22.84 6724.5 22.94 63.22.28 24.5 22.67 7424.5 22.92 643.22 24.5 22.42 8424.5 22.62 764.28 24.5 23.36 46.224.5 23.16 54.15.23 24.5 22.42 84.124.5 22.65 74.66.23 24.5 23.34 46.724.5 22.94 63.27.25 24.5 22.66 74.2星星皮革24.5 22.56 78.31.21 24.5 23.24 5124.5 23.21 522.25 24.5 23.26 50.124.5 23.26 50.23.28 24.5 23.29 4924.5 23.26 504.20 24.5 23.01 60.324.5 23.00 60.45.23 24.5 23.71 3224.5 23.71 326.23 24.5 23.73 3124.5 23.76 307.28 24.5 22.77 70宏達(dá)化工24.5 22.76 70.22.5 水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展歷程目前在我國生產(chǎn)銷售水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的廠商約有 50 家，通過認(rèn)證的廠家有 30 多家。我國水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)過十幾年的發(fā)展，從技術(shù)引進(jìn)吸收到擁有黃 河 水 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ）9自主產(chǎn)權(quán)的專利產(chǎn)品，從半自動(dòng)化發(fā)展到信息化，從作坊形式發(fā)展為監(jiān)測專用儀器的支柱產(chǎn)業(yè)之一，涌現(xiàn)出一批技術(shù)精良、服務(wù)周到、規(guī)模較大的龍頭企業(yè)，縱觀水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展歷程，大致可以分為以下三個(gè)階段。2.5.1 初期階段1996 年，國家環(huán)保局發(fā)布的排污口規(guī)范化整治技術(shù)要求(試行)中規(guī)定：列入重點(diǎn)整治的污水排放口應(yīng)安裝流量計(jì)；一般污水排污口可安裝三角堰、矩形堰、測流槽等測流裝置或其他計(jì)量裝置。全國規(guī)范化的排污口開始安裝流量計(jì)和采樣器，這可稱為最初的在線監(jiān)測系統(tǒng)。自上世紀(jì) 90 年代初到 2001 年，國產(chǎn)水質(zhì) COD 在線監(jiān)測儀器開始問世，主要生產(chǎn)企業(yè)有：北京環(huán)科環(huán)保技術(shù)公司、南京德林環(huán)保儀器有限公司、蘭州煉化環(huán)保科技有限公司、河北先河科技發(fā)展有限公司、山東省恒大環(huán)保有限公司、廣州怡文科技有限公司等，在重點(diǎn)省份、重點(diǎn)行業(yè)開始推廣應(yīng)用，為國產(chǎn) COD 在線監(jiān)測系統(tǒng)奠定了基石。此階段的特點(diǎn)可歸納為以下幾點(diǎn)：（1）產(chǎn)品較單一最初排污現(xiàn)場僅安裝流量計(jì)、采樣器和水質(zhì) COD 在線監(jiān)測儀器，因此，根據(jù)行業(yè)發(fā)展需求，各公司推出了自己的產(chǎn)品，但基本都是采用重鉻酸鉀氧化原理的 COD 在線監(jiān)測儀器。（2）生產(chǎn)規(guī)模小受市場需求制約以及環(huán)境管理對在線