摘要：本文介紹了水質分析儀的工作原理及特點，說明了安裝和維護的注意事項。
關鍵詞：水質分析 垃圾污水 pH值

一、前言

隨著近年來我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市的工業(yè)和生活垃圾大量增加，目前對垃圾進行處理的主要方法是衛(wèi)生填埋，而進行填埋都是露天作業(yè)，垃圾經(jīng)壓實后，隨著垃圾中生物的分解及遇到雨雪天氣時，雨水和雪水滲入填埋區(qū)，會產(chǎn)生垃圾滲濾液。滲濾液屬高濃度有機廢水，濃度值變化范圍大，其中含碳氫化合物、硝酸鹽、硫酸鹽及微量銅、鎘、鉛等重金屬離子，細菌指標很高，如不進行處理直接排入水體，將嚴重污染當?shù)氐乃h(huán)境。為了保護水環(huán)境，必須加強對污水排放的監(jiān)測。檢測點的設計和檢測儀表（主要是水質分析儀）的質量對水環(huán)境監(jiān)測起著至關重要的作用，本文結合麥園城市垃圾污水處理廠的設計談談這方面體會。

二、水質分析儀的工作原理

麥園污水處理廠使用的分析儀有兩種：pH計和溶氧分析儀。

1、pH計的工作原理

水的pH值隨著所溶解的物質的多少而定，因此pH值能靈敏地指示出水質的變化情況。pH值的變化對生物的繁殖和生存有很大影響，同時還嚴重影響活性污泥生化作用，即影響處理效果，污水的pH值一般控制在6.5～7之間。

水在化學上是中性的，某些水分子自發(fā)地按照下式分解：H2O=H++OH-，即分解成氫離子和氫氧根離子。在中性溶液中，氫離子H+和氫氧根離子OH-的濃度都是10-7mol/l，pH值是氫離子濃度以10為底的對數(shù)的負數(shù)：pH=-log，因此中性溶液的pH值等于7。如果有過量的氫離子，則pH值小于7，溶液呈酸性；反之，氫氧根離子過量，則溶液呈堿性。

pH值通常用電位法測量，通常用一個恒定電位的參比電極和測量電極組成一個原電池，原電池電動勢的大小取決于氫離子的濃度，也取決于溶液的酸堿度。麥園污水處理廠采用了德國E+H公司的CPS11型pH傳感器和CPM151型pH變送器。具體結構如圖1所示，測量電極上有特殊的對pH反應靈敏的玻璃探頭，它是由能導電、能滲透氫離子的特殊玻璃制成，具有測量精度高、抗干擾性好等特點。當玻璃探頭和氫離子接觸時，就產(chǎn)生電位。電位是通過懸吊在氯化銀溶液中的銀絲對照參比電極測到的。pH值不同，對應產(chǎn)生的電位也不一樣，通過變送器將其轉換成標準4～20mA輸出。

2、溶氧分析儀的工作原理

水中的氧含量可充分顯示水自凈的程度。對于使用活化污泥的生物處理廠來說，了解曝氣池和氧化溝的氧含量非常重要，污水中溶氧增加，會促進除厭氧微生物以外的生物活動，因而能去除揮發(fā)性物質和易于自然氧化的離子，使污水得到凈化。

測定氧含量主要有三種方法：自動比色分析和化學分析測量，順磁法測量，電化學法測量。水中溶氧量一般采用電化學法測量。麥園污水處理廠采用的是德國E+H公司的COS 4型溶氧傳感器和COM252型溶氧變送器。

氧能溶于水，溶解度取決于溫度、水表面的總壓、分壓和水中溶解的鹽類。大氣壓力越高，水溶解氧的能力就越大，其關系由亨利（Henry）定律和道爾頓（Dalton）定律確定，亨利定律認為氣體的溶解度與其分壓成正比。

以E+H公司的COS 4氧量測量傳感器為例，結構如圖2所示。其中的電極由陰極（常用金和鉑制成）和帶電流的反電極（銀）、無電流的參比電極（銀）組成，電極浸沒在電解質如KCl、KOH中，傳感器有隔膜覆蓋，隔膜將電極和電解質與被測量的液體分開，因此保護了傳感器，既能防止電解質逸出，又可防止外來物質的侵入而導致污染和毒化。

向反電極和陰極之間施加極化電壓，假如測量元件浸入在有溶解氧的水中，氧會通過隔膜擴散，出現(xiàn)在陰極上（電子過剩）的氧分子就會被還原成氫氧根離子：

O2+2H2O+4e-® 4OH-。

電化學當量的氯化銀沉淀在反電極上（電子不足）：4Ag+4Cl-® 4AgCl+4e-。

對于每個氧分子，陰極放出4個電子，反電極接受電子，形成電流，電流的大小與被測污水的氧分壓成正比，該信號連同傳感器上熱電阻測出的溫度信號被送入變送器，利用傳感器中存儲的含氧量和氧分壓、溫度之間的關系曲線計算出水中的含氧量，然后轉化成標準信號輸出。參比電極的功能是確定陰極電位。

COS 4溶氧傳感器的響應時間為：3分鐘后達到最終測量值的90%，9分鐘后達到最終測量值的99%；最低流速要求為0.5cm/s。

三、特點

1、pH計的特點

pH電極上的玻璃隨著時間推移會逐漸老化，梯度（單位pH值變化所引起的電極輸出電位的變化值）惡化，花費較長時間才能達到穩(wěn)定電位。一般電極的使用壽命，以E+H公司的產(chǎn)品為例，可達兩年。另外，溫度對老化也有較大影響，100° C下貯存幾周的老化程度相當于室溫下貯存一年的老化程度。

pH計具有高精度、高可靠性、安裝及維護方便等優(yōu)點，同時對污染也較敏感，需要經(jīng)常標定，一般每隔一個到一個半月標定一次，每兩年更換一次電極。

2、溶氧儀的特點

溶氧儀具有安裝方便，標定周期長（3～4個月），對其他物質不敏感等特點，并且能監(jiān)測隔膜和探頭內(nèi)電解質的使用情況，一般每一至三年更換一次電解質和隔膜。

COM252型溶氧變送器屬智能化儀表，帶有HART或Profibus通訊協(xié)議，還具有自診斷功能，當發(fā)生故障時，會顯示故障代碼，提示維護人員故障所在，通過查維護手冊找出解決故障的辦法，大大降低了維護時間和工作量。

四、安裝及維護

1、pH計的安裝和維護

pH計的安裝方式有流通式和浸入式兩種。污水處理廠一般選用的是浸入式安裝，如麥園處理廠的pH計安裝在氧化溝的出口溢流槽內(nèi)，此處的pH值較具有代表性，且水流平穩(wěn)，對pH計不會造成大的沖擊。

定期的維護有助于儀表的準確測量和延長儀表的使用壽命。應當注意傳感器和變送器之間的專用電纜不能受潮，否則電極的高阻低壓信號將無法傳送至變送器。若電極不測量時，應將黃色保護套管套上，它能使電極處于濕潤狀態(tài)，有利于延長電極的使用壽命。每隔一個月左右，應對電極進行清洗，先用柔和的水流噴洗附著物，再將電極浸泡于清洗液中一段時間，而后用清水洗凈。傳感器支架也應清洗。每次清洗之后，要用緩沖劑溶液進行標定，目前國產(chǎn)的pH標定液中，pH=4的還可以，pH=7的不夠準確，將會影響標定結果。所以可以使用生產(chǎn)廠家的標定液，生產(chǎn)廠家一般提供兩瓶標準溶液，一瓶pH值等于7，用于標定儀表零點；一瓶pH等于4，用于標定儀表的信號輸出斜率。

2、溶氧儀的安裝和維護

溶氧儀一般采用浸入式安裝，在此應注意，一定要選用原廠的安裝支架。廠家配帶的安裝支架為不銹鋼制成，帶有塑料鏈條，通過調(diào)整鏈條長度可以改變傳感器的浸入深度，支架上的引導管保證了傳感器始終處于垂直位置。支架部分都經(jīng)過特殊設計，它可以將水面的波動傳至浸入管，從而引起浸入管的輕微振動，使得通過浸入管在探頭的表面產(chǎn)生一個附加的清洗效果。有的用戶為了減少投資，自己制作安裝支架，往往導致支架上的浸入管和傳感器之間密封不嚴，污水滲入，使得專用電纜和傳感器的連接處長期浸泡在污水中，容易造成傳感器的損壞；有的甚至不做安裝支架，直接將傳感器投入水中，這樣在傳感器和電纜之間會形成較大的拉力，傳感器更容易損壞。

溶解氧探頭每周應用水輕輕清洗，發(fā)現(xiàn)膜頭損壞應及時更換，電解液受污染也應及時更換。當污水中含有H2S、NH3、苯或酚這些成份時，對膜頭是有害的。在這種場合下必須經(jīng)常更換膜頭。判斷探頭中電極的好壞只需看顏色即可，參考電極應是黑灰色，陰極（金電極）應呈黃色，而反電極必須發(fā)亮，否則應進行清洗或再生。

五、結束語

隨著我國對水資源保護的日益重視，污水的凈化處理顯得越來越重要，而與之配套的處理過程所需的檢測儀表是必不可少的。水質分析儀作為污水處理行業(yè)中較為重要的儀表，除了選型和安裝正確以外，定期的維護和標定也十分重要，而且是使儀表能夠真正發(fā)揮作用的關鍵所在。 1、玻璃儀器的洗滌

洗滌方法概括起來有下面幾種：

(1)用水刷洗：可以洗去可溶性物質，又可使附著在儀器上的塵土等洗脫下來。
(2)用去污粉或合成洗滌劑刷洗：能除去儀器上的油污。
(3)用鹽酸洗：可以洗去附著在器壁上的氧化劑，如二氧化錳。
(4)鉻酸洗液：將8g研細的工業(yè)K2Cr207加入到溫熱的100mL濃硫酸中小火加熱，切勿加熱到冒白煙。邊加熱邊攪動，冷卻后儲于細口瓶中。

洗滌方法：

1)先將玻璃器皿用水或洗衣粉洗刷一遍。
2)盡量把器皿內(nèi)的水去掉，以免沖稀洗液。
3)用畢將洗液倒回原瓶內(nèi)，以便重復使用。

洗液有強腐蝕性，勿濺在衣物、皮膚上。鉻酸洗液有強酸性和強氧化性，去污能力強，適用于洗滌油污及有機物。當洗液顏色變成綠色時，洗滌效能下降，應重新配制。

(5)含KMnO4的NaOH水溶液：將10gKMnO4溶于少量水中，向該溶液中注100mL10%NaOH溶液即成。該溶液適用于洗滌油污及有機物。洗后在玻璃器皿上留下MnO2沉淀，可用濃HCl或Na2SO3溶液將其洗掉。

(6)鹽酸-酒精(1：2)洗滌液：適用于洗滌被有機試劑染色的比色皿。比色皿應避免使用毛刷和鉻酸洗液。

洗凈的儀器器壁應能被水潤濕，無水珠附著在上面。

用以上方法洗滌后的儀器，經(jīng)自來水沖洗后，還殘留有Ca2 Mg2 等離子，如需除掉這些離子，還應用去離子水洗2~3次。

2.化學試劑的取用

(1)固態(tài)試劑的取用

固態(tài)試劑一般都是用藥匙取用。藥匙的兩端為大小兩個匙，分別取用大量固體喝少量固體。

試劑一旦取出，就不能再倒回瓶內(nèi)，可將多余的試劑放入指定容器

(2)液態(tài)試劑的取用

液態(tài)試劑一般用量筒量取或用滴管吸取。下面分別介紹它們的操作方法。

1)量筒量取

量筒有5，10，50，100和1000mL等規(guī)格。取液時，先取下瓶塞并將它放在桌上。一手拿量筒，一手拿試劑瓶(注意別讓瓶上的標簽朝下)然后倒出所需量的試劑。最后斜瓶口在量筒上靠一下，再使試劑瓶豎直，以免留在瓶口的液滴流到瓶的外壁。

2)滴管吸取

先用手指緊捏滴管上部的橡皮乳頭，趕走其中的空氣，然后松開手指，吸入試液。將試液滴入試管等容器時，不得將滴管插入容器。滴管只能專用，用完后放回原處。一般的滴管一次可取1mL，約20滴試液。

如果需要更準確地量取液態(tài)試劑，可用后面介紹的儀器—滴定管和移液管等。

便攜式四合一氣體分析儀的檢測原理是怎樣的

    便攜式四合一氣體分析儀廣泛應用于化工、制藥、市政、水處理、電信、考古、實驗室、冷庫、釀酒等多種有限空間。

    便攜式四合一氣體分析儀功能：

    較為常見的四合一配置為:

    氧氣，可燃氣體，一氧化碳，硫化氫。配備液晶顯示屏以及音頻聲光報警提示，能夠適應在較復雜的環(huán)境下進行濃度監(jiān)測。

    便攜式四合一氣體分析儀的特點：

    體積小巧、攜帶輕便、堅固、音頻聲、光報警指示

    大屏幕數(shù)字顯示、瞬時值、峰值、平均值顯示

    開機或需要時對顯示、電池、傳感器、聲光振報警功能自檢

    安全提示:定期閃燈、聲音提示

    產(chǎn)品使用簡單、操作方便、后期維護費用很低

    可以支持1、2、3或4種的氣體實時檢測

    檢測原理：

    視檢測氣體而定，電化學原理、紅外原理、PID光離子原理、催化燃燒原理可選；

    電化學原理：如氧氣、一氧化碳、氫氣、氨氣、二氧化硫、硫化氫、氮氧化物、氟化氫、等；

    紅外原理：二氧化碳、甲烷、油氣等；

    PID光離子原理：VOC、TVOC、苯等；

    催化燃燒原理：可燃氣體、甲烷、氫氣等可燃氣體。

標簽: 四合一氣體分析儀

四合一氣體分析儀 便攜式四合一氣體分析儀的檢測原理是怎樣的_四合一氣體分析儀

上一篇：德里地鐵系統(tǒng)使用紅外熱像儀監(jiān)控...

下一篇：冷熱沖擊試驗箱技術參數(shù)