專利名稱：化學(xué)需氧量檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種化學(xué)需氧量(簡(jiǎn)稱COD)檢測(cè)裝置，尤其是一種用紫外線照射并通過(guò)光譜分析來(lái)進(jìn)行COD檢測(cè)的裝置。

背景技術(shù)：
化學(xué)需氧量(COD)是指水中可用化學(xué)方法氧化的有機(jī)污染物的氧當(dāng)量的表示方法，以mg/L來(lái)表示?；瘜W(xué)需氧量反映了水中受還原性物質(zhì)污染的程度，水中還原性物質(zhì)包括有機(jī)物、亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等。水體有機(jī)物污染是很普遍的，因此，化學(xué)需氧量也是水中有機(jī)物相對(duì)含量(水的污染程度)的指標(biāo)之一。
現(xiàn)有技術(shù)中測(cè)量COD方法可以通過(guò)化學(xué)方法(如高錳酸鉀法、重鉻酸鉀法)和紫外分析法，但現(xiàn)有的采用紫外分析法的COD檢測(cè)儀器，是基于單波長(zhǎng)紫外線進(jìn)行測(cè)量，由于污水中的有機(jī)物組份種類復(fù)雜，并不是所有的有機(jī)物都對(duì)某一特定波長(zhǎng)產(chǎn)生吸收，因此，用單波長(zhǎng)的紫外線進(jìn)行COD檢測(cè)無(wú)法全面的準(zhǔn)確的反映COD值。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種化學(xué)需氧量檢測(cè)裝置，能夠在在較大光譜范圍內(nèi)進(jìn)行COD檢測(cè)，提高COD檢測(cè)的準(zhǔn)確度。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種化學(xué)需氧量檢測(cè)裝置，包括 用于盛放待測(cè)污水樣品的紫外線可透射的樣品池； 用于向所述樣品池發(fā)射紫外線光束的紫外線光源； 用于接收所述紫外線光源發(fā)射的透射通過(guò)樣品池的紫外線光束，并進(jìn)行分光處理的分光器； 用于接收并檢測(cè)所述分光器分光處理后的紫外線光束中各波長(zhǎng)光束的光強(qiáng)的紫外線光強(qiáng)檢測(cè)器； 用于根據(jù)紫外線光強(qiáng)檢測(cè)器輸出的紫外線光束的各波長(zhǎng)的光強(qiáng)計(jì)算化學(xué)需氧量的數(shù)據(jù)處理器，與所述紫外線光強(qiáng)檢測(cè)器連接。
由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型采用多波長(zhǎng)的紫外線測(cè)量方法，使得測(cè)量結(jié)果能在較大的應(yīng)用范圍內(nèi)準(zhǔn)確反映COD值，減小了測(cè)量誤差。
下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的化學(xué)需氧量檢測(cè)裝置示意圖； 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1的化學(xué)需氧量檢測(cè)裝置中分光器的示意圖； 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例2的化學(xué)需氧量檢測(cè)裝置示意圖； 圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例3的化學(xué)需氧量和生物需氧量檢測(cè)裝置示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的實(shí)施例是利用污水中含有的有機(jī)物對(duì)紫外線光的吸收的原理進(jìn)行COD檢測(cè)的，污水中含有的有機(jī)物對(duì)紫外線光的吸收符合朗伯-比爾定律，也就是污水中含有機(jī)物的濃度與它的吸光度成正比。不同的有機(jī)物對(duì)不同的波長(zhǎng)的紫外光線的吸收度是不同的，根據(jù)有機(jī)物對(duì)不同波長(zhǎng)的紫外線的吸收光度，可以選取各有機(jī)物的吸光度較大的幾個(gè)紫外線波段作為檢測(cè)波段，由于每個(gè)選定波段處的有機(jī)物的吸光度與有機(jī)物的濃度都符合朗伯-比爾定律，所以在某一個(gè)選定波段內(nèi)進(jìn)行紫外掃描，則對(duì)掃描波段內(nèi)吸光度進(jìn)行的數(shù)值積分后得到的數(shù)值與在該波段內(nèi)產(chǎn)生吸收的有機(jī)物的總濃度同樣符合朗伯-比爾定律。根據(jù)污水在某個(gè)選定波段內(nèi)對(duì)紫外光產(chǎn)生的吸光度的積分值，計(jì)算出COD值。
水體中的常見有機(jī)物污染物成份復(fù)雜，包含以下種類，如石油烴類、多環(huán)芳烴、硝基苯、苯胺類、酚類、苯系物、揮發(fā)酚等，這些物質(zhì)一般在紫外波段均有吸收，吸收范圍位于200-400nm，例如，表一中示出了幾種有機(jī)物的對(duì)應(yīng)的吸收譜及吸收系數(shù)。
表一 大部分有機(jī)污染物的發(fā)色基團(tuán)的吸光系數(shù)可以查閱到，對(duì)于查閱不到的部分，利用紫外分光光度計(jì)(例如可以采用Lambda-900型)測(cè)量。在紫外吸收光譜的測(cè)量方法中，只要化合物具有相同的生色骨架，其吸收峰的波長(zhǎng)λmax和吸收系數(shù)εmax幾乎相同。
在紫外吸收光譜分析中，在選定的波長(zhǎng)下，吸光度與物質(zhì)的濃度的關(guān)系，可用光的吸收定律朗伯-比爾定律來(lái)描述當(dāng)一束單色光穿過(guò)透明介質(zhì)時(shí)，光強(qiáng)度的降低同吸收介質(zhì)的厚度及光路中吸光微粒的數(shù)目成正比。用數(shù)學(xué)表達(dá)式為 I/I0＝10-abc或A＝-1gI0/I＝abc(1) 其中，A為吸光度，I0是入射光的強(qiáng)度；I是透射光的強(qiáng)度；a是吸光系數(shù)；b是光通過(guò)透明物的距離，一般即為吸收池的厚度(為確定值)，其單位用厘米，c是被測(cè)物質(zhì)的濃度，單位g.L-1； 上式又可寫成 A＝εbc(2) 其中，ε是摩爾吸光系數(shù)，c為摩爾濃度(mol/L)，如果b的單位是厘米，則ε的單位是L·mol-1·cm-1。
在含有多種吸光物質(zhì)的溶液中，由于各吸光物質(zhì)對(duì)某一波長(zhǎng)的單色光均有吸收作用，如果各吸光質(zhì)點(diǎn)相互獨(dú)立，它們的吸光能力不會(huì)相互影響，則體系的總吸光度等于各組分吸光度之和，即吸光度具有加合性 其中，ε1-εn各個(gè)物質(zhì)的摩爾吸光系數(shù)，c1-cn為各個(gè)物質(zhì)的摩爾濃度(mol/L)，當(dāng)某一波長(zhǎng)的單色光通過(guò)這樣一種含有多種吸光物質(zhì)的溶液時(shí)，溶液在該單一波長(zhǎng)處的總吸光度等于各吸光物質(zhì)的吸光度之和。這一規(guī)律稱為吸光度的加和性。而溶液在該波長(zhǎng)處的總吸光度又可以通過(guò)測(cè)量該單色光的入射光強(qiáng)和出射光強(qiáng)后，根據(jù)公式(1)計(jì)算獲得。
對(duì)紫外光的吸收主要是由于有機(jī)物中的存在發(fā)色基團(tuán)，不同的發(fā)色基團(tuán)所包含的碳原子的數(shù)目是不同的，而發(fā)色基團(tuán)所包含的碳原子的數(shù)目又與COD直接相關(guān)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的得出的結(jié)論，當(dāng)溶液中只包含同種類發(fā)色基團(tuán)的有機(jī)物時(shí)，溶液的COD值與該有機(jī)物在某一波長(zhǎng)處產(chǎn)生的吸光度成線性關(guān)系，即，COD1＝k1ε1bc1＝kA1(其中c1為包含同種類發(fā)色基團(tuán)的有機(jī)物的濃度，在此不必區(qū)分具體的有機(jī)物各自的濃度，其中k1值是可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量進(jìn)行確定的)，根據(jù)積分的性質(zhì)，在某一波段上對(duì)吸光度進(jìn)行數(shù)值積分后得到的積分值與溶液的COD值同樣成線性關(guān)系。而根據(jù)吸光度的加和性原理，當(dāng)存在多個(gè)種類的發(fā)色基團(tuán)的有機(jī)物時(shí)，包含不同種類的發(fā)色基團(tuán)的有機(jī)物所產(chǎn)生的吸光度具有可加性，因此，上述線性關(guān)系同樣適用于包含多種發(fā)色基團(tuán)的有機(jī)物的溶液，但由于各類發(fā)色基團(tuán)在不同波段中對(duì)紫外光產(chǎn)生的吸光度不同(主要是由于各類發(fā)色基團(tuán)在不同波段中的吸光系數(shù)不同所致，如表一所示，在200-250nm的波段中，共扼雙烯和不飽和醛酮的吸光系數(shù)為10000，而芳香環(huán)和酮、醛等對(duì)該波段的紫外光幾乎沒有影響)，如果僅采用單一波長(zhǎng)的紫外線進(jìn)行測(cè)量，其精度必然受到限制，無(wú)法反映污水中實(shí)際的COD值。因此，為了避免單一波長(zhǎng)檢測(cè)的弊端，選取的波段應(yīng)該覆蓋污水中的所有有機(jī)物能夠產(chǎn)生較大的吸光度的波段，在該波段進(jìn)行吸光度測(cè)量，再利用在該波段上對(duì)吸光度進(jìn)行數(shù)值積分后得到的積分值與溶液的COD值成線性關(guān)系的性質(zhì)計(jì)算COD(COD＝k×Ajf，其中k要通過(guò)試驗(yàn)測(cè)量進(jìn)行確定，Ajf為在該波段對(duì)吸光度進(jìn)行數(shù)值積分后得到的積分值)。
在實(shí)際的測(cè)量過(guò)程中，為了進(jìn)一步提高精度，選取幾個(gè)紫外線光強(qiáng)被吸收較大的紫外線波段(通過(guò)對(duì)污水的紫外光譜進(jìn)行分析即可得知)，進(jìn)行吸光度測(cè)量。將各個(gè)波段進(jìn)行加權(quán)求和計(jì)算出最后的污水的COD，具體如下式 COD＝k1×Ajf1+k2×Ajf2……+k×Ajfn(4) 上式中，n為選取的紫外線波段的個(gè)數(shù)，Ajf1-Ajfn為各波段對(duì)吸光度進(jìn)行數(shù)值積分后得到的積分值，k1-kn可以通過(guò)如下方法測(cè)定，提取待測(cè)污水樣本，利用標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)方法進(jìn)行COD測(cè)量，然后將待測(cè)樣本加水稀釋使得各物質(zhì)濃度為原來(lái)的一半，再用標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)方法(目前國(guó)內(nèi)普遍采用的方法是重鉻酸鉀法、庫(kù)侖滴定法、快速密閉氧化法、節(jié)能加熱法、氯氣校正法等。其中，重鉻酸鉀法是國(guó)家A類標(biāo)準(zhǔn)方法，可以作為本實(shí)施例中的標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)方法)進(jìn)行COD測(cè)量，繼續(xù)對(duì)樣本稀釋，并用標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)方法進(jìn)行COD測(cè)量，經(jīng)過(guò)多次樣本稀釋及化學(xué)方法的測(cè)量，便可得到m個(gè)方程(m為原始的污水樣本和稀釋后的稀釋樣本的個(gè)數(shù)的總和)，通過(guò)這m個(gè)方程解出公式(4)中的k1-kn值，其中m可以小于n，可以利用計(jì)算機(jī)采用迭代的算法對(duì)方程組進(jìn)行求解，通過(guò)理論的估計(jì)或?qū)嶒?yàn)給出k1-kn的初始值。由于各個(gè)工廠所排放的污水的有機(jī)物成分基本穩(wěn)定，通過(guò)上述方法，得到的k1-kn值對(duì)于該工廠所排放的污水具有重復(fù)性，因此，在k1-kn求得后就可以利用紫外線在上述選定的波段中，對(duì)該工廠排放的污水進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將監(jiān)測(cè)并計(jì)算后得到的Ajf1-Ajfn的值代入到公式(3)中，從而得到實(shí)時(shí)的COD值。
為了精確地進(jìn)行COD測(cè)量，如果污水中的有機(jī)物的成分發(fā)生很大的變化，例如，不同的工廠排放的有機(jī)物的成份不盡相同，對(duì)一個(gè)新的工廠所排放的污水進(jìn)行測(cè)量，需要按照上述方法重新確定測(cè)量波段，并重新確定公式(4)中的k1-kn。實(shí)施例1 下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步介紹一下本實(shí)用新型的COD檢測(cè)裝置，如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的化學(xué)需氧量檢測(cè)裝置，包括 紫外線可透射的樣品池1，用于盛放待測(cè)污水樣品； 紫外線光源2，用于向所述樣品池發(fā)射紫外線光束；該紫外線光源可以為發(fā)射200-400納米紫外線光束的紫外線光源，具體可采用紫外氘燈作為紫外線光源。
分光器3，用于將透射通過(guò)樣品池的紫外線光束進(jìn)行分光處理； 紫外線光強(qiáng)檢測(cè)器4，用于檢測(cè)分光處理后的紫外線光束各波長(zhǎng)光束的光強(qiáng)，具體可采用CCD，優(yōu)選為線陣CCD。
數(shù)據(jù)處理器5，用于根據(jù)紫外線光強(qiáng)檢測(cè)器輸出的紫外線光束的各波長(zhǎng)的光強(qiáng)計(jì)算化學(xué)需氧量。
在上述分光器中，可以通過(guò)閃耀光柵來(lái)對(duì)紫外線光束進(jìn)行分光處理，將紫外線光束按照波長(zhǎng)在空間中分開，生成一系列按波長(zhǎng)排列紫外線光束。該分光器的具體結(jié)構(gòu)可以如圖2所示，其中，為了使結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省空間，圖2中采用的是反射式閃耀光柵，另外，在分光器中還包括 入射狹縫31，用于將透射通過(guò)樣品池的紫外線光束轉(zhuǎn)換成狹長(zhǎng)的紫外線光束； 離軸拋物鏡32，用于將所述狹長(zhǎng)的紫外線反射到反射式閃耀光柵33上，并將反射式閃耀光柵33反射回的紫外線光束反射至一反射鏡34； 所述反射鏡34，用于將所述反射式閃耀光柵反射回的紫外線光束反射至所述紫外線光強(qiáng)檢測(cè)器。
由紫外氘燈發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)流動(dòng)樣品池后，進(jìn)入分光器中，光線經(jīng)過(guò)分光器的入射狹縫，進(jìn)入分光器，在分光器中，由反射式閃耀光柵將入射光束按照波長(zhǎng)在空間中分開，將其頻譜按照線性展開，在空間展開后的生成一系列按波長(zhǎng)排列紫外線光束在出射端通過(guò)一反射鏡反射到紫外CCD上，CCD上不同的像元對(duì)應(yīng)著不同波長(zhǎng)的光束，通過(guò)采集不同位置上的CCD像元所檢測(cè)到的光強(qiáng)便可獲得不同波長(zhǎng)的紫外線的光強(qiáng)。
數(shù)據(jù)處理器5是整個(gè)裝置的數(shù)據(jù)處理中心，根據(jù)事先檢測(cè)的紫外線透射過(guò)清水的光強(qiáng)和CCD像元檢測(cè)到的光強(qiáng)計(jì)算各個(gè)波長(zhǎng)的吸光度，然后在選定波段上對(duì)各波長(zhǎng)的吸光度進(jìn)行數(shù)值積分，將積分值代入公式(4)中，其中k1-kn通過(guò)事先的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)確定，這樣通過(guò)公式(4)便可以計(jì)算得出當(dāng)前水樣的COD值。
數(shù)據(jù)處理器5的可以進(jìn)一步包括如下單元，以實(shí)現(xiàn)計(jì)算COD的數(shù)據(jù)處理 吸光度計(jì)算單元，用于根據(jù)紫外線光強(qiáng)檢測(cè)器輸出的紫外線光束的各波長(zhǎng)的光強(qiáng)計(jì)算各波長(zhǎng)的吸光度； 吸光度積分單元，與所述吸光度計(jì)算單元連接，用于在選定的待測(cè)波段上以波長(zhǎng)為積分變量，對(duì)吸光度進(jìn)行數(shù)值積分，計(jì)算各待測(cè)波段上吸光度積分值； 化學(xué)需氧量計(jì)算單元，與所述吸光度積分單元連接，用于根據(jù)各待測(cè)波段上吸光度積分值，以及各待測(cè)波段吸光度的積分值與化學(xué)需氧量的線性相關(guān)系數(shù)計(jì)算化學(xué)需氧量。
實(shí)施例2 如圖3所示，本實(shí)施例是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，加入了對(duì)紫外線光源的監(jiān)測(cè)裝置和對(duì)污水進(jìn)行濁度測(cè)量的裝置。
由于紫外線光源可能存在波動(dòng)，而波動(dòng)的結(jié)果必然會(huì)導(dǎo)致透射后的紫外線光強(qiáng)的波動(dòng)，為了使測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，需要通過(guò)數(shù)據(jù)處理去處除這種光強(qiáng)波動(dòng)。因此，可以增設(shè)紫外線光源監(jiān)測(cè)裝置11，用于監(jiān)測(cè)所述紫外線光源的光功率的波動(dòng)情況，生成波動(dòng)數(shù)據(jù)，并發(fā)送給所述數(shù)據(jù)處理器，所述數(shù)據(jù)處理器根據(jù)所述波動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)紫外線光強(qiáng)檢測(cè)器輸出的紫外線光束的各波長(zhǎng)的光強(qiáng)進(jìn)行修正，根據(jù)修正后的紫外線光束的各波長(zhǎng)的光強(qiáng)計(jì)算化學(xué)需氧量。
另外，污水濁度也會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響，因?yàn)樗械哪嗌车任镔|(zhì)同樣對(duì)紫外線產(chǎn)生衰減，降低透射后紫外線光強(qiáng)，為了使測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，也需要通過(guò)數(shù)據(jù)處理去除由于水中泥沙等物質(zhì)而產(chǎn)生的對(duì)紫外線的吸收。因此，增設(shè)了濁度監(jiān)測(cè)裝置，用于對(duì)紫外線可透射的樣品池中的待測(cè)污水樣品進(jìn)行濁度檢測(cè)，并將檢測(cè)到的濁度發(fā)送給所述數(shù)據(jù)處理器，所述數(shù)據(jù)處理器根據(jù)所述濁度對(duì)紫外線光強(qiáng)檢測(cè)器輸出的紫外線光束的各波長(zhǎng)的光強(qiáng)進(jìn)行修正，根據(jù)修正后的紫外線光束的各波長(zhǎng)的光強(qiáng)計(jì)算化學(xué)需氧量。
如圖3所示，該濁度監(jiān)測(cè)裝置可以具體包括 可見光源121，用于向所述紫外線可透樣品池中照射可見光； 可見光光強(qiáng)檢測(cè)器122，用于檢測(cè)透射過(guò)紫外線可透樣品池的可見光的光強(qiáng)； 濁度處理器123，用于根據(jù)所述可見光光強(qiáng)檢測(cè)器檢測(cè)到的可見光的光強(qiáng)計(jì)算濁度； 在利用可見光進(jìn)行濁度測(cè)量的情況下，要求所述紫外線可透樣品池同樣可透射可見光。
需要說(shuō)明的是，濁度監(jiān)測(cè)裝置和紫外線光源監(jiān)測(cè)裝置可單獨(dú)設(shè)置在本實(shí)用新型的裝置中，也可以同時(shí)設(shè)置在本實(shí)用新型的裝置中(如圖3所示)，當(dāng)同時(shí)設(shè)置時(shí)，所述數(shù)據(jù)處理器根據(jù)所述濁度和所述波動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)紫外線光強(qiáng)檢測(cè)器輸出的紫外線光束的各波長(zhǎng)的光強(qiáng)進(jìn)行修正，根據(jù)修正后的紫外線光束的各波長(zhǎng)的光強(qiáng)計(jì)算化學(xué)需氧量。
實(shí)施例3 本實(shí)施例是對(duì)上述兩個(gè)實(shí)施例的進(jìn)一步擴(kuò)充，在上述兩個(gè)實(shí)施例提供的基礎(chǔ)的化學(xué)需氧量檢測(cè)裝置的基礎(chǔ)上，配置相關(guān)外設(shè)，以適應(yīng)實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)。
如圖4所示，其為實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖，包括 與排污管道連通的取樣堰6； 儲(chǔ)水罐7，與所述取樣堰和所述紫外線可透射的樣品池連通，用于盛放連續(xù)采樣的待測(cè)污水。并可以對(duì)采集的污水進(jìn)行沉淀處理，連續(xù)采樣的目的是為了更好的反映被測(cè)污水的時(shí)間情況，例如，對(duì)某一工廠排放的污水進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)連續(xù)一段時(shí)間(例如1小時(shí))的等比例采樣，經(jīng)過(guò)儲(chǔ)水罐的沉淀混合后，可以較好的反映該工廠的污水的實(shí)際情況。儲(chǔ)水罐中的采集的待測(cè)污水采集到預(yù)定的量后，經(jīng)過(guò)沉淀，便可以提供給紫外線可透樣品池進(jìn)行COD測(cè)量。
還可以包括一泵8(具體可以為隔膜泵)，所述取樣堰和儲(chǔ)水罐可以通過(guò)各自的出口支路管道與所述泵的入口管道連通，所述取樣堰、儲(chǔ)水罐和紫外線可透射的樣品池可以通過(guò)各自的入口支路管道與所述泵的出口管道連通； 在所述取樣堰和儲(chǔ)水罐的出口支路管道上可以設(shè)置有閥門，在所述取樣堰、儲(chǔ)水罐和紫外線可透射的樣品池的入口支路管道也可以設(shè)置有閥門。
為了使整個(gè)裝置保持清潔，便于清洗，該裝置還可以包括一清洗水罐9，用于盛放清洗整個(gè)裝置的清洗液，該清洗水罐通過(guò)出口支路管道與所述泵的入口管道連通，在所述清洗水罐的出口支路管道上設(shè)置有閥門。
上述的閥門可以為電磁閥由計(jì)算機(jī)進(jìn)行開啟控制，通過(guò)電磁閥的開啟和泵的配合完成整個(gè)裝置內(nèi)的液體的轉(zhuǎn)移。
在實(shí)際的應(yīng)用中，本實(shí)施例的裝置主要完成以下工作流程 采樣當(dāng)需要開始采樣時(shí)，計(jì)算機(jī)控制啟動(dòng)泵8和電磁閥V1、V4打開，水樣進(jìn)入儲(chǔ)水罐，根據(jù)儲(chǔ)水罐中液位計(jì)的變化，確定出泵8抽取的水樣是否達(dá)到確定值(為了更準(zhǔn)確的測(cè)定污水的COD值，需要對(duì)對(duì)流動(dòng)的污水進(jìn)行連續(xù)采樣，生成待測(cè)污水樣本，此處的確定值即為預(yù)先設(shè)定的需要連續(xù)采用獲得的污水樣本總量)，如果達(dá)到了確定值，則關(guān)閉泵8和電磁閥V1、V4。
測(cè)量當(dāng)需要測(cè)量COD時(shí)，計(jì)算機(jī)控制啟動(dòng)泵8和電磁閥V3、V6，待測(cè)的污水水樣品進(jìn)入紫外線可透樣品池，開始進(jìn)行測(cè)量。
清洗當(dāng)需要清洗管路時(shí)，計(jì)算機(jī)控制啟動(dòng)泵8和電磁閥V5、V6，清洗液(一般采用清水即可)進(jìn)入紫外線可透樣品池，開始清洗管路和紫外線可透樣品池。也可以通過(guò)控制泵8和電磁閥對(duì)儲(chǔ)水罐進(jìn)行清洗。
通過(guò)上述設(shè)備進(jìn)行在線測(cè)定污水COD的方法，具有反應(yīng)時(shí)間短、易于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、測(cè)量精度高、無(wú)二次污染、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。
下面通過(guò)具體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施的COD測(cè)量過(guò)程，在選定了某個(gè)工廠排放的污水為被測(cè)對(duì)象。
步驟1、在紫外線可透射的樣品池中加入清水，測(cè)量清水的光強(qiáng)； 步驟2、選定待測(cè)污水，對(duì)待測(cè)污水進(jìn)行采樣，將采集的水樣沉降2h以后，再用蒸餾水稀釋成不同的濃度比例(設(shè)共生成m個(gè)不同濃度比例的樣本)，并與化學(xué)法測(cè)定水樣的化學(xué)需氧量(COD)同步進(jìn)行； 步驟3、對(duì)水樣進(jìn)行掃描，測(cè)定其波形，以及吸收峰的位置，確定紫外線吸收較強(qiáng)的波段作為待測(cè)波段； 步驟4、將稀釋后的不同比例的水樣，分別加入到紫外線可透射的樣品池中，加入的水樣的深度與加入清水的深度相同，然后分別對(duì)每次加入的水樣進(jìn)行測(cè)量，在步驟3選定的波段上測(cè)量紫外線透射后的光強(qiáng)，測(cè)出結(jié)合步驟1中測(cè)得的清水的光強(qiáng)(作為入射光強(qiáng))，求出選定波段的上各波長(zhǎng)處的吸光度，并在選定波段上對(duì)吸光度進(jìn)行數(shù)值積分； 步驟5、將對(duì)稀釋后的不同比例的水樣測(cè)得的吸光度的積分值代入公式(4)中，形成多元回歸方程，其中m為稀釋后的不同比例的水樣的個(gè)數(shù)，n為選取的用于測(cè)量的紫外線的波段個(gè)數(shù)，各個(gè)方程的中的COD1-CODn為用化學(xué)方法測(cè)得的COD值，k1-kn為比例系數(shù)，為方程中的待求量，Ajf11-Ajfmn為對(duì)每個(gè)稀釋后的樣本進(jìn)行紫外線照射測(cè)量時(shí)，在每個(gè)選定波段上的對(duì)該波段的吸光度進(jìn)行數(shù)值積分后的積分值。多元回歸方程如下 COD1＝k1×Ajf11+k2×Ajf12……+kn×Ajf1n COD2＝k1×Ajf21+k2×Ajf22……+kn×Ajf2n …… CODm＝k1×Ajfm1+k2×Ajfm2……+kn×Ajfmn(5) 用迭代的方法(可以先通過(guò)理論估計(jì)或試驗(yàn)的方式給出k1-kn的初始值)對(duì)上述回歸方程(5)求解，得出k1-kn； 步驟6、在得到k1-kn后，便可以利用本實(shí)用新型實(shí)施例提供的裝置，對(duì)該工廠排放的污水進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在測(cè)得上述確定波段的對(duì)應(yīng)的吸光度的積分值后，代入公式(4)，由于k1-kn已知，便可直接求得COD值，從而達(dá)到了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目的。
某制藥廠高濃度 準(zhǔn)確度檢驗(yàn) 某制藥廠低濃度 準(zhǔn)確度檢驗(yàn) 某印染廠高濃度，選取的掃描波長(zhǎng)范圍為380-240nm 準(zhǔn)確度檢驗(yàn) 某印染廠高濃度，選取的掃描波長(zhǎng)范圍為650-240nm 準(zhǔn)確度的檢驗(yàn) 某印染廠低濃度 準(zhǔn)確度檢驗(yàn) 某腈綸廠高濃度 準(zhǔn)確度的檢驗(yàn) 某腈綸低濃度，選取的掃描波長(zhǎng)范圍為650-270nm 準(zhǔn)確度的檢驗(yàn) 某腈綸低濃度，選取的掃描波長(zhǎng)范圍為380-240nm 準(zhǔn)確度的檢驗(yàn) 某城市污水處理廠低濃度 準(zhǔn)確度的檢驗(yàn) 某城市污水處理廠高濃度 準(zhǔn)確度檢驗(yàn) 某洗化低濃度 準(zhǔn)確度的檢驗(yàn) 某洗化高濃度 準(zhǔn)確度的檢驗(yàn) 某啤酒高濃度 準(zhǔn)確度的檢驗(yàn) 某灌渠高濃度600-200nm 準(zhǔn)確度的檢驗(yàn) 某灌渠高濃度380-200nm 準(zhǔn)確度的檢驗(yàn) 某冶煉高濃度 準(zhǔn)確度的檢驗(yàn) 某乙烯低濃度 準(zhǔn)確度的檢驗(yàn) 某乙烯高濃度 準(zhǔn)確度的檢驗(yàn) 某石化廠低濃度 準(zhǔn)確度的檢驗(yàn) 某石化廠高濃度 準(zhǔn)確度的檢驗(yàn) 根據(jù)以上的數(shù)據(jù)處理可以統(tǒng)計(jì)得 由以上數(shù)據(jù)可以看出檢測(cè)結(jié)果為污水處理廠進(jìn)水口處的水樣的掃描曲線好，吸光度在選定的波長(zhǎng)內(nèi)有80％在0.2-1.0之間。而且其相關(guān)系數(shù)高，有七個(gè)企業(yè)的相關(guān)系數(shù)R2大于0.99，而且其余的也接近0.99。只有晴綸廠的進(jìn)水的吸光度高而且其相關(guān)系數(shù)比較低。這可能是偶然誤差造成的，重復(fù)操作進(jìn)行多次測(cè)定可以減小這種誤差，使相關(guān)系數(shù)增加。
在污水處理廠出口處的水樣的掃描曲線，其吸光度在選定的波長(zhǎng)內(nèi)吸光度沒有規(guī)律性。這與為了讓出水口的掃描波段與入水口的掃描波段相同有關(guān)系。而且相關(guān)系數(shù)不是很理想，原因可能在于很多水樣的COD值低于化學(xué)法測(cè)定的線性范圍，以及水樣的化學(xué)物質(zhì)的種類多、成分復(fù)雜是很多車間難生化降解的水樣的綜合體，這些難降解的有機(jī)物有很大一部分是化學(xué)法難消解的物質(zhì)，而本實(shí)驗(yàn)方法對(duì)這些水樣的測(cè)定靈敏度高。同樣對(duì)于晴綸廠出水口的水樣，其COD值高，響應(yīng)的峰值大，在選定的波長(zhǎng)內(nèi)吸光度最高值已經(jīng)達(dá)到3(改為3，即A＝3，)，COD值達(dá)到1500mg/L。
最后應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對(duì)其進(jìn)行限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而這些修改或者等同替換亦不能使修改后的技術(shù)方案脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1.一種化學(xué)需氧量檢測(cè)裝置，其特征在于，包括
用于盛放待測(cè)污水樣品的紫外線可透射的樣品池；
用于向所述樣品池發(fā)射紫外線光束的紫外線光源；
用于接收所述紫外線光源發(fā)射的透射通過(guò)樣品池的紫外線光束，并進(jìn)行分光處理的分光器；
用于接收并檢測(cè)所述分光器分光處理后的紫外線光束中各波長(zhǎng)光束的光強(qiáng)的紫外線光強(qiáng)檢測(cè)器；
用于根據(jù)紫外線光強(qiáng)檢測(cè)器輸出的紫外線光束的各波長(zhǎng)的光強(qiáng)計(jì)算化學(xué)需氧量的數(shù)據(jù)處理器，與所述紫外線光強(qiáng)檢測(cè)器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述分光器包括
用于將接收到的所述紫外線光源發(fā)射的透射通過(guò)樣品池的紫外線光束，按照波長(zhǎng)在空間中分開，生成一系列按波長(zhǎng)排列紫外線光束，并發(fā)送給所述紫外線光強(qiáng)檢測(cè)器的反射式閃耀光柵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述分光器包括
用于將入射的所述紫外線光源發(fā)射的透射通過(guò)樣品池的紫外線光束轉(zhuǎn)換為狹長(zhǎng)的紫外線光束的入射狹縫；
用于將轉(zhuǎn)換為狹長(zhǎng)的紫外線光束進(jìn)行反射的離軸拋物鏡；
用于將所述離軸拋物鏡反射的紫外線光束，按照波長(zhǎng)在空間中分開，生成一系列按波長(zhǎng)排列的紫外線光束，并反射給所述離軸拋物鏡的反射式閃耀光柵；
用于將所述離軸拋物鏡反射回的一系列按波長(zhǎng)排列的紫外線光束反射給所述紫外線光強(qiáng)檢測(cè)器的反射鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括
用于監(jiān)測(cè)所述紫外線光源的光功率的波動(dòng)情況，生成波動(dòng)數(shù)據(jù)，并發(fā)送給所述數(shù)據(jù)處理器的紫外線光源監(jiān)測(cè)裝置，與所述數(shù)據(jù)處理器連接；所述數(shù)據(jù)處理器根據(jù)所述波動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)紫外線光強(qiáng)檢測(cè)器輸出的紫外線光束的各波長(zhǎng)的光強(qiáng)進(jìn)行修正，根據(jù)修正后的紫外線光束的各波長(zhǎng)的光強(qiáng)計(jì)算化學(xué)需氧量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括
用于對(duì)紫外線可透射的樣品池中的待測(cè)污水樣品進(jìn)行濁度檢測(cè)，并將檢測(cè)到的濁度發(fā)送給所述數(shù)據(jù)處理器的濁度監(jiān)測(cè)裝置，與所述數(shù)據(jù)處理器連接，所述數(shù)據(jù)處理器根據(jù)所述濁度對(duì)紫外線光強(qiáng)檢測(cè)器輸出的紫外線光束的各波長(zhǎng)的光強(qiáng)進(jìn)行修正，根據(jù)修正后的紫外線光束的各波長(zhǎng)的光強(qiáng)計(jì)算化學(xué)需氧量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述濁度監(jiān)測(cè)裝置包括
用于向所述紫外線可透樣品池中照射可見光的可見光源；
用于檢測(cè)透射過(guò)紫外線可透樣品池的可見光的光強(qiáng)的可見光光強(qiáng)檢測(cè)器；
用于根據(jù)所述可見光光強(qiáng)檢測(cè)器檢測(cè)到的可見光的光強(qiáng)計(jì)算濁度的濁度處理器；
所述紫外線可透樣品池可透射可見光。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述紫外線光強(qiáng)檢測(cè)器為線陣CCD。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述紫外線光源為發(fā)射200-400納米紫外線光束的紫外線光源。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，數(shù)據(jù)處理器包括
用于根據(jù)紫外線光強(qiáng)檢測(cè)器輸出的紫外線光束的各波長(zhǎng)的光強(qiáng)計(jì)算各波長(zhǎng)的吸光度的吸光度計(jì)算單元；
用于在選定的待測(cè)波段上以波長(zhǎng)為積分變量，對(duì)吸光度進(jìn)行數(shù)值積分，計(jì)算各待測(cè)波段上吸光度積分值的吸光度積分單元，與所述吸光度計(jì)算單元連接；
用于根據(jù)各待測(cè)波段上吸光度積分值，以及各待測(cè)波段吸光度的積分值與化學(xué)需氧量的線性相關(guān)系數(shù)計(jì)算化學(xué)需氧量的化學(xué)需氧量計(jì)算單元，與所述吸光度積分單元連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括一泵、與排污管道連通的取樣堰、用于存放采樣的待測(cè)污水的儲(chǔ)水罐，所述取樣堰和儲(chǔ)水罐通過(guò)各自的出口支路管道與所述泵的入口管道連通，所述取樣堰、儲(chǔ)水罐、和紫外線可透射的樣品池通過(guò)各自的入口支路管道與所述泵的出口管道連通；
在所述取樣堰和儲(chǔ)水罐的出口支路管道上設(shè)置有閥門，在所述取樣堰、儲(chǔ)水罐和紫外線可透射的樣品池的入口支路管道也設(shè)置有閥門。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，還包括一清洗水罐，用于盛放清洗整個(gè)裝置的清洗液，該清洗水罐通過(guò)出口支路管道與所述泵的入口管道連通，在所述清洗水罐的出口支路管道上設(shè)置有閥門。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種化學(xué)需氧量檢測(cè)裝置，包括用于盛放待測(cè)污水樣品的紫外線可透射的樣品池；用于向所述樣品池發(fā)射紫外線光束的紫外線光源；用于將透射通過(guò)樣品池的紫外線光束進(jìn)行分光處理的分光器；用于檢測(cè)分光處理后的紫外線光束的各波長(zhǎng)光束的光強(qiáng)的紫外線光強(qiáng)檢測(cè)器；用于根據(jù)紫外線光強(qiáng)檢測(cè)器輸出的紫外線光束的各波長(zhǎng)的光強(qiáng)計(jì)算化學(xué)需氧量的數(shù)據(jù)處理器。由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型采用廣譜紫外線測(cè)量方法，使得測(cè)量結(jié)果能在較大的應(yīng)用范圍內(nèi)準(zhǔn)確反映COD值，減小了測(cè)量誤差。
文檔編號(hào)G01N21/25GK201047827SQ20072014968
公開日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2007年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月18日
發(fā)明者肖亞飛, 蔡紅星, 勇 譚 申請(qǐng)人:北京鴻海清科技有限公司