环境监测在线监测技术研究进展

环境监测在线监测技术研究

周卫强

摘要：本文主要讲述了现在环境监测在线检测技术研究，主要有大气和水方面的环境监测技术。

关键词：在线监测；环境监测

1引言

在线检测是环境监测未来的发展方向。

在线监测保持传统理化监测快速精确的特点的同时,自动在线无量程不分档任意测量,解决了一般理化仪器对未知污染物样品或污染物浓度变化很大的排污水体或气体难以直接测定的局限。对污染源进行实时在线监测,环保部门对废水、废气治污设施运行在线监控,真实有效地“录像”每个瞬间排污单位的排污情况,即连续监测系统。它为环境监理执法所必须的监督,即监测数据为环境监理提供最有力的依据。

2正文

2.1 pH值在线检测及控制系统

2.1.2 工作原理

系统核心部件是pH值信号采集装置和信号处理控制装置。系统根据pH检测传感器检测到的pH值信号，将输出检测信号至中央处理单元，中央处理单元经信号处理单元和运算单元后，实现仪表显示实际pH值，并与设定的pH值进行比较，输出控制信号，控制执行机构，自动向槽中加减中和液，并采用循环泵对槽内液体迅速循环，确保其均匀性，使织物达到所设定的pH值。

2.1.3 关键技术及创新点

(1)、pH值在线检测传感器的研究和选用；

(2)、对pH值算法的分析和研究；

(3)、对pH值检测信号处理技术的研究；

(4)、温度对pH值影响需进行温度补偿技术处理；

(5)、对自动化控制仪表的开发：

(6)、仪表采用单片机智能化设计，具有自动稳零、数字显示、超限报警、变送输出、电流调节输出或时间比例输出、RS485通讯等功能系统测量精确、稳定、

运行可靠；

(7)、对检测和执行机构的研究和开发；【1】

2.2 PTR-MS在线监测大气挥发性有机物

2.2.1 PTR-MS在线监测的基本原理【2】

利用质谱对VOCs进行测量前必须把VOCs分子离子化PTR-MS采用的是软电离技术即利用母体离子与VOCs反应把VOCs分子转换成离子H3O+利用的母体离子是H3O+离子之所以用H2O是因为一方面H2O的质子亲合势为7.22eV 而大多数VOCs的质子亲合势在7~9eV之间因此H3O+分子可以和大多数的VOCs 除了CH4和C2H4等少数有机物分子发生质子转移反应另一方面空气中主要成分N2和O2等的质子亲合势都小于H2O的质子亲合势因此它们不会与H3O+发生质子转移反应所以在测量空气中的痕量VOCs时,H3O是最合适的母体离子.【3】

2.3不依赖空气动力装置(AIP)排出气体中CＯ2浓度在线检测

摘要根据闭式循环柴油机不依赖空气动力装置(cCDAIP)排出气体中C02浓度在线检测的实际需求，结合ccDAIP排出气体测试的具体每件，研究了co：浓度在线检测装置的系统构成特点，计算确定了气水分离器等重要部件的结构参数，设计了c02浓度在线检测流程，在国内首次研制出AIP排出气体成份在线检测装置。经CCDAIP排出气体吸收试验，表明CO。在线检测装置设计合理，测量精度等性能指标满足工程要求，解决了AIP排出气体CO。浓度在线检测技术关键。

【4】

2.4 基于UV 法水质COD在线检测

作为综合评价水体污染程度的重要指标之一，化学需氧量（COD）在线检测仪具有很大应用价值及市场前景。从目前来看，国内外市场上所使用的COD 检测仪种类繁多，检测原理也不尽相同。但综合来看，采用物理法即基于UV 法水质COD 检测技术已成为该领域的发展趋势。尽管国外产品的技术成熟，但其成本较高，不利于我国大范围的推广使用。因而研发一种检测技术先进，成本较低，适用性强的水质COD 在线检测仪已成为我国科研工作者工作的重点。【5】2.5 基于红外光谱和GPRS的大气有害气体监测系统的研究

GPRS 无线网络技术和气体浓度红外检测技术的运用基于红外检测技术、GPRS 无线网络和ARM 技术，构建有害气体监控系统的方案。通过对测试原理和方法的充分论证之后，设计了气体浓度测试的红外传感器；开发了以32 位处理器S3C44B0 为核心，包括A/D 转换模块、LED/LCD 液晶显示模块、GPRS 模块以及键盘模块在内的ARM 中央硬件处理平台；完成了各电路模块印刷电路板的制作和分步调试；在ARM 集成开发环境ADS1.2 下完成了系统的启动代码和应用程序的编写，和上位机监控软件的编写；并结合硬件电路完成了整个系统的调试；最后在实验室完成了测试系统的标定实验。本系统的优点在于利用了

GPRS 网覆盖范围广、数据传输速率高、永远在线、费用低，无地域限制，节省巨额建网费等优势，解决了大气污染的大范围、实时、长期在线监测问题；浓度测试中采用红外光谱检测技术设计出的传感器与传统的同类传感器相比，具有响应速度快、能在恶劣环境下工作的优点；系统采用了ARM 嵌入式处理器，实时性好，可脱机运行，携带方便，除了用于大气环境监测，还可推广到化工、电力、矿山等行业的危险气体检测。【6】

2.6 质子转移反应质谱在线检测痕量挥发性有机物

质子转移反应质谱是近年来兴起的一种痕量挥发性有机物在线检测技术，它可以在秒量级的时间内获得ppt量级的探测灵敏度，已经广泛应用在环境污染监测、医学诊断、食品成分和质量检验等领域。【7】

2.7 数字化环境下在线检测路径优化技术

随着计算机技术的深入发展，加工中心在线检测已成为数字化环境下集成质量系统的关键环节。在分析在线检测系统结构的基础上。介绍了检测路径规划的层次分类。为了解决检测路径优化问题，针对粒子群和蚁群算法的优缺点，构造一种粒子蚁群算法。该算法充分利用PSO算法的快速、全局收敛性和ACO算法的信息素正反馈机制，达到优势互补。仿真和实验结果证明该算法具有较好的优化效果。在线检测路径优化技术为集成质量系统中加工质量自动补偿提供了必要的技术支持。【8】

2.8 溶解氧在线监测

2.8.1低速和高速曝气对溶解氧的影响

实现污水处理厂在线监测, 不仅比传统人工采样分析节省费用, 而且能为该项目设计提供更多准确可靠的监测数据。在实际应用中, 在线监测主要在废水

排放口进行排放监测。在常规情况下, 需要对下列参数进行在线监测: 有机碳(BOD、COD、TOC); 营养物(NO3-、NH3、PO43-)、悬浮固体浓度、pH 值、电导率、溶解氧、氧化还原电位、流量等【9】

低速曝气时5 到12 转刷停止转动; 1 至 4 转刷低速转动, 起到搅拌、推流作用。高速曝气时, 除了 1 和4转刷停止外, 所有的转刷都高速运转, 起到曝气充氧、搅拌、推流、防止活性污泥沉淀作用。【10】

3结束语

环境监测通过对影响环境质量因素的代表值测定,确定环境质量或污染程度及其变化趋势。随着工业和科学技术的发展,监测的内容也不断延伸,由对工业污染源的监测逐步发展到对大环境的监测,即监测的对象不仅仅是影响环境质量的污染因子,还扩展到对生物、生态变化的监测。在线监测、监督监测在摒弃过去理化监测弊端的基础上,充分发挥理化监测快速准确的特点,增加理化监测单位时间内的监测频率或提高现场监测能力,切实反映污染排放的全过程。通