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水质与水质分析仪器-在线水质分析仪器篇

水质分析仪器的水质及水质指标

上次讲到WQI，就说说获取WQI数据的工具：水质分析工具。

目前，水质分析仪器主要有实验室分析仪器、便携式分析仪器和在线水质分析仪器三种形式；

在线水质分析仪的出现时间较晚，但发展迅速，尤其是近几年更是引起了广泛关注，其曝光率远超其他两者。 成了网络红人——传说中的“嘉宾优势”？

来看看：近期，在电视、报纸、网络、微博、微信等传统和非传统媒体中，无论是涉及环保还是水安全，都出现了“自动监测”和“在线监测”几乎用各种不同的词。 前不久，环保部召开全国地表水环境质量监测会议，明确指出“要加快水质自动化站建设，逐步建立以自动监测和监测为主的监测方式”。补充人工监控？” （据说这次会议的成果之一是政府将在2018年投资建设1200个自动监测站，全国地表水水质。你惊讶吗？）

《中华人民共和国环境保护税法》将于2018年1月1日起正式施行，第十条明确规定：

“应税大气污染物、水污染物、固体废物排放量和噪声的分贝数，按照下列方法和顺序计算：

（一）纳税人安装、使用符合国家规定和监测规范的污染物自动监测设备的，按污染物自动监测数据计算；

（二）纳税人未安装、使用污染物自动监测设备的，应当按照监测机构按照国家有关规定和监测规范出具的监测数据计算；”

说明：目前我国水污染物自动监测设备分为流量监测设备和浓度监测设备（浓度与流量的乘积即为污染物总量）。 浓度监测设备通常被称为在线水质分析。 乐器。

更重要的是：根据自动测量设备法，获取环境税应税污染物排放数据，首先使用自动监测设备中的数据，其次使用“监测机构发布的数据” - 监测机构目前使用的分析仪器多为实验室，或一些便携式分析仪器（针对必须现场检测的个别指标）。

可以说，这部环境税法以法律条文的形式正式确立了在线分析工具的地位。

那么，这款“高端、高端”的在线水质分析仪究竟有何神圣之处呢？ 为什么如此受欢迎？

权威定义是：根据国际标准化组织（ISO）代号为ISO15839《在线传感器/分析设备水质规范和性能检验》的定义：在线分析传感器/设备（on-line sensor/analysis equipment），是一种自动测量装置，能连续（或以给定频率）输出与溶液中被测一个或多个被测物的值成正比的信号。

听起来很深，很深（权威总是这样吗？），有没有流行的说法？

如有疑问，请百度。

没想到度娘这次要让我失望了。 找了半天，也找不到更有说服力的说法。

“求之不得，折腾”。 回想起来，我十年前在“第二届在线分析仪器应用与发展国际论坛”大会上发言时的非权威发言似乎比较容易理解：

》在线水质分析仪是一种专用的全自动在线分析仪。该仪器通过实时、现场操作实现从水样采集到（水质指标）数据输出的快速分析；在线水质分析仪一般具有自动诊断、自动标定、自动清洗、故障报警等功能，在保证分析结果准确性的同时，实现无人值守的自动化操作。”

结合权威和非权威的说法，可以发现在线水质分析工具最重要的三个功能：自动、连续和实时；

手段就是目的。 作为获取水质指标数据的工具，对比上一章提到的获取水质指标的四个目的：了解杂质浓度； 预测水质变化； 控制和优化水处理技术； 评估水质安全； 六类水质指标：物理指标、成分指标、综合评价指标、水质转化潜力指标、过程指标、替代指标； 让我们来看看作为新技术兴起的在线水质分析工具。 选择第一个应用突破点在哪里？

无疑，在“控制和优化水处理过程”方面，具有“实时、连续”特点的在线水质分析工具将发挥不可替代的作用。 在线测量的首要指标是pH、浊度、溶解氧、ORP等重要工艺指标； 当一些过程指标分析方法复杂或测量周期长，无法满足过程工业挑战中自动控制的要求时，就是替代指标的转移。 登场。

（很难考证第一台在线水质分析仪出现的年代和场合，个人猜测，第一台可能是在线pH计，用于酸碱调节的过程控制）

从全球范围来看水质分析仪器价格，目前在线水质分析仪器应用最广泛的细分领域仍然是水处理过程控制。

在线水质分析仪器的“自动、连续、实时”特点，除了用于控制和优化水处理过程外，还可以了解特定污染物的浓度，评价水质安全性，与实验室和便携式相比分析仪器，它也有很大的优势。

自动化在减少分析师劳动力方面的好处是不言而喻的。 更重要的是，由于仪器分析过程不需要人为干预，人为错误也减少了。 （近年来，中国政府和环境管理部门一直在努力消除各种人为因素对污染物排放数据的干扰（参见《环境监测数据造假判断及处理办法》等规范性文件，以及各种处罚措施measures）中国目前是世界上使用在线水质分析工具自动监测污水排放量最多的市场。在线水质分析工具将成为环保税法（主要是氨氮、重金属、总磷/总氮.和化学需氧量等考核综合指标），排污税计算工具之一，

估计主要原因是在线水质分析仪作为一种自动化仪器，在分析过程中不需要人为干预。

同时，“连续、实时”的功能也使得在线水质分析仪不仅可以持续提供水质指标​​的实时数据，还可以经常作为报警装置。 一旦水质指标超过给定的安全值，仪器将输出报警信号（在评价水质安全时，实时报警的作用非常重要。）

优势不止于此，让我们谈谈对操作人员的健康和安全优势：

例如，一些水样含有较多有毒和易挥发的化学物质，在人工分析过程中可能会危害分析人员的健康； 在一些工作场所，当生产工厂运行时，分析人员无法进入现场采集水样。 最极端的例子是：在核电站的一次回路中，由于辐射很强，即使操作人员穿着厚重的防护装备，也只能短暂停留； 但一些重要的水质指标数据（如溶解氧、溶解氢、电导率等）。

这时候在线水质分析仪作为自动化设备的优势就会更加体现出来。

然而，尽管有许多优点，在线水质分析工具与任何其他新技术一样发达，无论是从技术进步还是市场发展的角度来看。 这并非一帆风顺。

早期，由于水资源费、水价和排污费相对较低，在线分析仪的投资和运行成本较高； 当时的在线水质分析仪稳定可靠，性行为等，可能不能完全满足实际工作的要求； 能在线分析的水质指标不多。

这两个因素使得水行业的运营管理者和水处理工程师对使用在线水质分析仪器持谨慎态度，严重限制了在线水质分析仪器的开发和应用。 (1973年，在英国伦敦召开的第一届水处理行业ICA(Instrument, Control, Automation)专家会议上，当时的专家们达成了第一个共识，仪器数量不足，是自动控制的障碍。它相信按照当时仪器的发展，只有浊度、溶解氧和电导率的测量比较可靠。

“我天生有用”。 随着人们对水质安全的重视、环保法规的日趋严格和水资源费的上涨，特别是在线水质分析技术和计算机信息技术的发展，在线水质分析工具逐渐显示出性价比优势（例如：水质分析仪器中的模拟电路和数字电路技术大大提高了仪器的可靠性，大大降低了仪器设计和批量生产的成本），在水环境监测、水处理过程控制、饮用水水质安全预警等诸多领域等应用越来越广泛，在废水污染物浓度监测和超标预警领域得到迅速应用。

前面我们讨论了市场和应用，那么让我们回到在线水质分析仪，看看这项技术的发展和面临的挑战：

根据以往ISO标准的定义，在线水质分析仪器有两种形式：在线分析传感器和更复杂的自动分析设备。

先来说说在线水质分析传感器：

国家标准GB/T7665《传感器通用术语》将传感器定义为：“能感知规定的被测部分，并按特定规则（数学函数规律）转换成可用信号的装置或装置，通常由敏感元素和转化成分”。 在线水质分析传感器通常结构比较简单，通过直接接触被测水样获得水质指标数据。

在线分析传感器，最初可以测量的水质指标主要是一些简单的物理指标和成分指标，如电导率、Ph、ORP、溶解氧等； 其次，基于光学原理的传感器，例如浊度和悬浮固体浓度； 后来，出现了具有替代指标的传感器水质分析仪器价格，如UV254。 近年来，随着仪器计算能力的提高和新材料的应用，离子选择电极法（污水中氨氮、硝态氮等重要工艺指标的测定）、紫外荧光法（水中油分的测定）水等）和全光谱扫描原理（传感器可间接测量COD、BOD、TOC等有机物指标，浊度、硝酸盐、亚硝酸盐氮等水质指标）传感器开始得到广泛应用。