CN102707028A - 水质有机物监测预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水质有机物监测预警系统，包括：自动取样装置；与自动取样装置相连的有机物综合指标在线监测预警系统；与有机物综合指标在线监测预警系统通讯连接的数据采集与传输模块；用于显示水样的有机物综合指标监测结果，并对系统内仪器实现远程控制的水质在线监控预警平台；有机物定性定量分析系统，有机物定性定量分析系统用于水样的有机物综合指标超标时，对水样的有机污染物单项指标进行定性定量检测，并将检测结果发送至水质在线监控预警平台进行集中管控和展示。本发明利用有机物综合指标在线监测预警系统与有机物定性定量系统形成有效联动，能在最短的时间内检测到有机物单项指标的含量情况。

Description

水质有机物监测预警系统

技术领域

本发明涉及水质监测系统技术领域，特别涉及一种水质有机物监测预警系统。

背景技术

国家环境保护总局最近发布的1999年环境状况公报指出，中国主要河流有机污染普遍，水源污染日益突出。黄河、珠江、松花江、淮河、辽河主要污染指标为高锰酸盐指数、氨氮、生化需氧量等。流经城市的河段普遍受到污染，各城市典型水域仍以氨氮和有机污染为主。大型淡水湖泊：太湖、滇池、巢湖等主要污染指标为总磷、总氮、高锰酸盐指数。

从公报可以看出，我国水环境污染以有机污染为主，主要污染指标为高锰酸盐指数和氨氮等。正是由于水环境状况的恶化，致使我国城市的饮用水的水源普遍存在有机污染物污染的现象，如上海检出700余种，天津检出200余种，条件比较好的北京水源也还检出60余种。山东省淄博市供水以地下水为主，地下水中共检出了93种有机污染物。中国科学院生态环境研究中心对京津唐地区地下水有机污染的初步研究表明,该地区地下水的有机污染物种类达133种。

我国2007年7月1日刚实施的新国家标准生活饮用水卫生标准（GB 5749—2006）中有机化合物的项目由原来的5项大幅度增加到了53项。有机污染物已经成为饮用水、地表水、废水排放等环境监测领域的重点监测参数。由于饮用水中的有机物种类繁多，并且含量一般较低，大多在μg/L甚至ng/L数量级，检测起来比较困难。目前，根据不同的检测和分析要求,通常有两种类型：一是要求测定水中某一或某几个特定组分的具体含量；二是要求检测水中所含有机物的全面情况。按照目前的技术水平，采用GC-MS(气相色谱-质谱)或GC-FTIR(气相色谱-傅立叶变换红外光谱)就可解决有机物定性问题，是当前水环境监测中的重点和难点。但是国内目前在水质有机物监测预警方面研究成果较少，主要原因是水中有机物种类繁多，不同种类有机物（主要分为挥发性和半挥发性有机物）前处理方法和检测方法不同，很难实现在线监测。

因此，如何实现水样的在线检测，以在较短的时间内检测到有机物单项指标的含量情况，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种水质有机物监测预警系统，以实现水样的在线检测，以在较短的时间内检测到有机物单项指标的含量情况。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种水质有机物监测预警系统，包括：

用于采集水样的自动取样装置；

与所述自动取样装置相连的有机物综合指标在线监测预警系统，所述有机物综合指标在线监测预警系统用于检测水样的有机物综合指标；

与所述有机物综合指标在线监测预警系统通讯连接的数据采集与传输模块，所述数据采集与传输模块用于采集、分析和传输所述有机物综合指标在线监测预警系统检测的水样的有机物综合指标监测数据；

与所述数据采集与传输模块通讯连接的水质在线监控预警平台，所述水质在线监控预警平台用于管控和展示水样的有机物综合指标数据，并对系统内的仪器实现远程控制；

与所述自动取样装置和所述数据采集与传输模块相连的有机物定性定量分析系统，所述有机物定性定量分析系统用于在水样的有机物综合指标超标时，对水样的有机污染物单项指标进行定性定量检测，并将检测结果发送至水质在线监控预警平台进行显示。

优选地，在上述水质有机物监测预警系统中，所述有机物综合指标在线监测预警系统包括油在线分析仪、COD在线分析仪、TOC在线分析仪、挥发酚在线分析仪和生物综合毒性分析仪中的至少一种或任意多种的组合；

其中，所述水中油在线分析仪用于检测水样的碳氢化合物浓度；

所述COD在线分析仪用于检测水样的化学需氧量；

所述TOC在线分析仪用于检测水样的总有机碳含量；

所述挥发酚在线分析仪用于检测水样的挥发酚含量；

所述生物综合毒性分析仪用于检测水样的水体综合毒性。

优选地，在上述水质有机物监测预警系统中，所述数据采集与传输模块与所述水质在线监控预警平台之间采用TCP/IP通信协议，且支持有线网络、GPRS、CDMA、3G或VPN通讯方式。

优选地，在上述水质有机物监测预警系统中，所述有机物定性定量分析系统包括：

与所述自动取样装置相连，用于将水样经萃取和浓缩操作的前处理装置；

与所述前处理装置相连，用于样品分离的色谱分离系统；

与所述色谱分离系统相连，用于水样的有机污染物单项指标进行定性定量检测的检测系统。

优选地，在上述水质有机物监测预警系统中，所述前处理装置包括自动液液萃取装置、固相萃取仪、固相微萃取装置、固相搅拌棒吸附热解析装置、静态顶空装置和吹扫捕集浓缩仪中的至少一种。

优选地，在上述水质有机物监测预警系统中，所述色谱分离系统为气相色谱仪和高效液相色谱仪中的至少一种。

优选地，在上述水质有机物监测预警系统中，所述检测系统包括与所述色谱分离系统对应的色谱检测器。

优选地，在上述水质有机物监测预警系统中，当所述色谱分离系统为高效液相色谱仪时，所述色谱检测器为与所述高效液相色谱仪的相应类型对应的紫外吸收检测器、荧光检测器、蒸发光散射检测器、折光指数检测器和质谱检测器；

当所述色谱分离系统为气相色谱仪时，所述色谱检测器为与所述气相色谱仪的相应类型对应的火焰离子化检测器、热导检测器、电子俘获检测器、火焰光度检测器、光离子化检测器和质谱检测器。

优选地，在上述水质有机物监测预警系统中，还包括串联于所述自动取样装置和所述有机物综合指标在线监测预警系统之间，用于复杂水样预处理的自动预处理装置。

优选地，在上述水质有机物监测预警系统中，还包括分别与所述自动取样装置和所述有机物定性定量分析系统相连的自动留样器。

优选地，在上述水质有机物监测预警系统中，所述自动取样装置与所述自动预处理装置和所述自动留样器均通过可控制泵相连。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的水质有机物监测预警系统，通过自动取样装置对水样进行采集，并将采集的水样送入有机物综合指标在线监测预警系统进行检测，水样检测的数据由数据采集与传输模块采集分析，并传输到水质在线监控预警平台。水样经过有机物综合指标在线监测预警系统检测分析，当综合指标超标时，启动有机物定性定量分析系统进行水样的有机污染物单项指标进行定性定量检测，并将检测结果发送给水质在线监控预警平台，以进行集中管控和展示。本发明利用有机物综合指标在线监测预警系统与有机物定性定量系统形成有效联动，能在最短的时间内检测到有机物单项指标的含量情况。本发明利用系统软件和平台，能够实现数据的自动分析、网络数据传输以及在线平台展示等功能，在发生有机物超标污染事件时能及时掌握现场情况，为尽快提供污染处理方案提供事实依据，尽可能的减少损失，降低风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的水质有机物监测预警系统的系统图。

具体实施方式

本发明公开了一种水质有机物监测预警系统，以实现水样的在线检测，以在较短的时间内检测到有机物单项指标的含量情况。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的水质有机物监测预警系统的系统图。

本发明实施例提供的水质有机物监测预警系统，包括自动取样装置1、有机物综合指标在线监测预警系统4、数据采集与传输模块13、水质在线监控预警平台14和有机物定性定量分析系统9。

其中，自动取样装置1用于采集水样，有机物综合指标在线监测预警系统4与自动取样装置1相连，有机物综合指标在线监测预警系统4用于检测水样的有机物综合指标，并生成有机物综合指标监测数据。

数据采集与传输模块13与有机物综合指标在线监测预警系统4通讯连接，数据采集与传输模块13用于采集、分析和传输有机物综合指标在线监测预警系统4检测的水样的有机物综合指标监测数据。水质在线监控预警平台14与数据采集与传输模块13通讯连接，水质在线监控预警平台14接收水样的有机物综合指标监测数据并管控和展示水样的有机物综合指标监测数据，并对系统内的仪器实现远程控制。

有机物定性定量分析系统9与自动取样装置1和数据采集与传输模块13相连，有机物定性定量分析系统9用于在水样的有机物综合指标超标时，对水样的有机污染物单项指标进行定性定量检测，并将检测结果发送至水质在线监控预警平台14进行显示。

本发明提供的水质有机物监测预警系统，通过自动取样装置1对水样进行采集，并将采集的水样送入有机物综合指标在线监测预警系统4进行检测，水样检测的数据由数据采集与传输模块采集分析，并传输到水质在线监控预警平台14。水样经过有机物综合指标在线监测预警系统4检测分析，当综合指标超标时，启动有机物定性定量分析系统9进行水样的有机污染物单项指标进行定性定量检测，并将检测结果发送给水质在线监控预警平台14，以进行集中管控和展示。

本发明利用有机物综合指标在线监测预警系统4与有机物定性定量系统9形成有效联动，能在最短的时间内检测到有机物单项指标的含量情况。本发明利用系统软件和平台，能够实现数据的自动分析、网络数据传输以及在线平台展示等功能，在发生有机物超标污染事件时能及时掌握现场情况，为尽快提供污染处理方案提供事实依据，尽可能的减少损失，降低风险。

水质在线监控预警平台14为总控制中心平台，具备的功能除显示水样的有机物综合指标和各个数据指标之外，还具有如下功能：

显示功能：显示监测仪器（有机物综合指标在线监测预警系统4和有机物定性定量分析系统9）的最新实时数据、最新的现场设备状态信息、每周监测数据平均值的统计功能。

监测数据功能，显示仪器（有机物综合指标在线监测预警系统4和有机物定性定量分析系统9）的基本信息和最新一条监测数据、实时数据和现场端日志信息的查询以及浏览现场端视频信号的功能。

质量功能，显示现场端维护的最新一览信息、发布或查询现场端详细的维护记录、录入或查询现场仪器的比对监测数据、查询仪器自动标样核查数据。

报警班值记录功能，可显示并导入短信报警记录；报警、原因排查和处置记录单工作流转功能；对值班信息的安排管理功能。

远程控制功能，可以对现场端仪器设备（设备的各个仪器）进行远程控制，包括数据日志采集、状态采集、远程校准、更改采样周期等常规控制功能；如果现场有留样器的话也可以对留样器进行控制。

数据应用，主要是形成各种类型的报表，包括全站报表统计、单点位报表统计、综合超标数据和超标数据会审。

在本实施例中，有机物综合指标在线监测预警系统4包括水中油在线分析仪5、COD（chemicaloxygendemand，化学需氧量）在线分析仪6、TOC（totalorganic carbon，总有机碳）在线分析仪7、挥发酚在线分析仪8和生物综合毒性分析仪中的至少一种或任意多种的组合。

其中，当在线监测预警系统4为水中油在线分析仪5、COD在线分析仪6、TOC在线分析仪7和挥发酚在线分析仪8中的多个时，多个设备相并连。水中油在线分析仪5用于检测水样中的碳氢化合物浓度，COD在线分析仪6用于检测水样的化学需氧量，TOC在线分析仪7用于检测水样的总有机碳含量，挥发酚在线分析仪8用于检测水样的挥发酚含量，生物综合毒性分析仪用于检测水体（即水样）的综合毒性。

水中油在线分析仪5专门为测试水中微量油（碳氢化合物）浓度而设计的。它采用先进的紫外-荧光检测技术，是国家环保总局推荐的水中油在线监测方法。它无需药剂，无消耗品，无污染、是安全、环保的在线监测仪器。开放式是的采样检测技术非常便于清洗，最适合恶劣的工作环境。配合各种工况、被测水样的水样预处理装置、数据处理系统可使你得到最佳的监测方案。

COD在线分析仪6可以对化学需氧量进行在线实时监测，分为铬法COD分析仪、UV法COD分析仪以及锰法COD分析仪。铬法COD分析仪适用于比较复杂的水质，目前铬法被中国列为国标方法，在中国有广泛的应用；UV法COD起源于欧美，欧美的水处理技术比较发达，水质比较简单。UV法COD也常用于地表水监测，锰法COD主要用于测量地标水中的高锰酸盐指数，准确的说应该是：高锰酸盐分析仪。

数据采集与传输模块13与水质在线监控预警平台14之间采用TCP/IP通信协议，且支持有线网络、GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线服务技术）、CDMA（Code Division Multiple Access）、3G（3rd-generation，第三代移动通信技术）或VPN（Virtual Private Network）通讯方式。

在本实施例中，有机物定性定量分析系统9包括前处理装置10、色谱分离系统11和检测系统12。

其中，前处理装置10与自动取样装置1相连，用于将水样经萃取和浓缩操作。色谱分离系统11与前处理装置10相连，用于样品的分离。色谱分离技术是基于不同物质在由固定相和流动相构成的体系中具有不同的分配系数，在采用流动相洗脱过程中呈现不同保留时间，从而实现分离。检测系统12与色谱分离系统11相连，用于水样的有机污染物单项指标进行定性定量的检测。

在本实施例中，前处理装置10包括自动液液萃取装置、固相萃取仪、固相微萃取装置、固相搅拌棒吸附热解析装置、静态顶空装置和吹扫捕集浓缩仪中的至少一种。

自动液液萃取装置由萃取瓶和空气压缩机两大部分组成。其工作原理是利用气压将水样和萃取剂充分结合并激烈碰撞，以达到完全萃取的目的。彻底代替了人工摇晃，减轻了实验人员的劳动强度，避免了人与有毒试剂的直接接触，保护了操作人员的身体健康。

色谱分离系统11为气相色谱仪和高效液相色谱仪中的至少一种。检测系统12包括与所述色谱分离系统11对应的色谱检测器，即根据色谱分离系统11的具体类型，配备相应的色谱检测器。

在本实施例中，当色谱分离系统11为高效液相色谱仪时，色谱检测器为与高效液相色谱仪的相应类型对应的紫外吸收检测器、荧光检测器、蒸发光散射检测器、折光指数检测器和质谱检测器。

相应地，当色谱分离系统11为气相色谱仪时，色谱检测器为与气相色谱仪的相应类型对应的火焰离子化检测器、热导检测器、电子俘获检测器、火焰光度检测器、光离子化检测器和质谱检测器。

根据水样的有机物含量情况，色谱分离系统11可配备气相色谱仪和高效液相色谱仪中的一种，也可气相色谱仪和高效液相色谱仪均配备。其中，针对气相色谱仪的不同类型，可配备一个或多个；针对高效液相色谱仪的不同类型，可配备其中的一个或多个，色谱检测器的具体类型应与色谱分离系统1的相应类型一一对应。

紫外吸收检测器是基于溶质分子吸收紫外光的原理设计的检测器。因为大部分常见有机物质和部分无机物质都具有紫外吸收性质，所以该检测器是液相色谱中应用最广泛的检测器，几乎所有液相色谱仪都配置了这种检测器。它不仅有较好的选择性和较高的灵敏度，而且对环境温度、流动相组成变化和流速波动不太敏感，因此既可用于等度洗脱，也可用于梯度洗脱。

荧光检测器是高压液相色谱仪常用的一种检测器，用紫外线照射色谱馏分，当试样组分具有荧光性能时，即可检出。荧光检测器选择性高，只对荧光物质有响应；灵敏度也高，最低检出限可达10-12ug/ml，适合于各种荧光物质的痕量分析。也可用于检测不发荧光但经化学反应后可发荧光的物质。如在酚类分析中，多数酚类不发荧光，为此先经处理使其变为荧光物质，而后进行分析。

蒸发光散射检测器（EvaporativeLight-scatteringDetector）是通用型检测器，可以检测没有紫外吸收的有机物质。

火焰离子化检测器是一种高灵敏度通用型检测器，它几乎对所有的有机物都有响应，而对无机物、惰性气体或火焰中不解离的物质等无响应或响应很小，它的灵敏度比热导检测器高100-10000倍，检测限达10-13g/s，对温度不敏感，响应快，适合连接开管柱进行复杂样品的分离，线性范围为10的7次方。

电子俘获检测器应用范围广，凡具氧化还原活性的物质都能进行检测，本身没有氧化还原活性的物质经过衍生化后也能进行检测。

光离子化检测器是一种通用性兼选择性的检测器，对大多数有机物都有响应信号，目前己将其用于水、废水和土壤中数十种有机污染物的检测。

为了进一步优化上述技术方案，本发明实施例还可包括串联于自动取样装置1和有机物综合指标在线监测预警系统4之间，用于复杂水样预处理的自动预处理装置2。

在本实施例中，本发明还可包括分别与自动取样装置1和有机物定性定量分析系统9相连的自动留样器3。本发明可利用自动留样器3对有机物总量未超标水样进行单项有机物含量检测，更利于保证水质安全。

在本实施例中，自动取样装置1与自动预处理装置2和自动留样器3均通过可控制泵相连，以通过可控制泵实现水样的输送。

在本实施例中，自动取样装置1、有机物综合指标在线监测预警系统4、有机物定性定量分析系统9和自动留样器3均具有PLC（Programmable LogicController，可编程逻辑控制器）或者编程程序控制器，数据采集与传输模块13则是通过水质在线监控预警平台14控制，并且水质在线监控预警平台14可以与动取样装置1、有机物综合指标在线监测预警系统4、有机物定性定量分析系统9和自动留样器3的PLC或者编程程序控制器实现通讯、控制。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种水质有机物监测预警系统，其特征在于，包括：

用于采集水样的自动取样装置（1）；

与所述自动取样装置（1）相连的有机物综合指标在线监测预警系统（4），所述有机物综合指标在线监测预警系统（4）用于检测水样的有机物综合指标，并生成有机物综合指标监测数据；

与所述有机物综合指标在线监测预警系统（4）通讯连接的数据采集与传输模块（13），所述数据采集与传输模块（13）用于采集、分析和传输所述有机物综合指标在线监测预警系统（4）检测的水样的有机物综合指标监测数据；

与所述数据采集与传输模块（13）通讯连接的水质在线监控预警平台（14），所述水质在线监控预警平台（14）用于管控和展示水样的有机物综合指标监测数据，并对系统内的仪器实现远程控制；

与所述自动取样装置（1）和所述数据采集与传输模块（13）相连的有机物定性定量分析系统（9），所述有机物定性定量分析系统（9）用于在水样的有机物综合指标超标时，对水样的有机污染物单项指标进行定性定量检测，并将检测结果发送至水质在线监控预警平台（14）进行显示。

2.如权利要求1所述的水质有机物监测预警系统，其特征在于，所述有机物综合指标在线监测预警系统（4）包括油在线分析仪（5）、COD在线分析仪（6）、TOC在线分析仪（7）、挥发酚在线分析仪（8）和生物综合毒性分析仪中的至少一种或任意多种的组合；

其中，所述水中油在线分析仪（5）用于检测水样的碳氢化合物浓度；

所述COD在线分析仪（6）用于检测水样的化学需氧量；

所述TOC在线分析仪（7）用于检测水样的总有机碳含量；

所述挥发酚在线分析仪（8）用于检测水样的挥发酚含量；

所述生物综合毒性分析仪用于检测水样的水体综合毒性。

3.如权利要求1所述的水质有机物监测预警系统，其特征在于，所述数据采集与传输模块（13）与所述水质在线监控预警平台（14）之间采用TCP/IP通信协议，且支持有线网络、GPRS、CDMA、3G或VPN通讯方式。

4.如权利要求1所述的水质有机物监测预警系统，其特征在于，所述有机物定性定量分析系统（9）包括：

与所述自动取样装置（1）相连，用于将水样经萃取和浓缩操作的前处理装置（10）；

与所述前处理装置（10）相连，用于样品分离的色谱分离系统（11）；

与所述色谱分离系统（11）相连，用于水样的有机污染物单项指标进行定性定量检测的检测系统（12）。

5.如权利要求4所述的水质有机物监测预警系统，其特征在于，所述前处理装置（10）包括自动液液萃取装置、固相萃取仪、固相微萃取装置、固相搅拌棒吸附热解析装置、静态顶空装置和吹扫捕集浓缩仪中的至少一种。

6.如权利要求4所述的水质有机物监测预警系统，其特征在于，所述色谱分离系统（11）为气相色谱仪和高效液相色谱仪中的至少一种。

7.如权利要求6所述的水质有机物监测预警系统，其特征在于，所述检测系统（12）包括与所述色谱分离系统（11）对应的色谱检测器。

8.如权利要求7所述的水质有机物监测预警系统，其特征在于，当所述色谱分离系统（11）为高效液相色谱仪时，所述色谱检测器为与所述高效液相色谱仪的相应类型对应的紫外吸收检测器、荧光检测器、蒸发光散射检测器、折光指数检测器和质谱检测器；

当所述色谱分离系统（11）为气相色谱仪时，所述色谱检测器为与所述气相色谱仪的相应类型对应的火焰离子化检测器、热导检测器、电子俘获检测器、火焰光度检测器、光离子化检测器和质谱检测器。

9.如权利要求1-8任一项所述的水质有机物监测预警系统，其特征在于，还包括串联于所述自动取样装置（1）和所述有机物综合指标在线监测预警系统（4）之间，用于复杂水样预处理的自动预处理装置（2）。

10.如权利要求9所述的水质有机物监测预警系统，其特征在于，还包括分别与所述自动取样装置（1）和所述有机物定性定量分析系统（9）相连的自动留样器（3）。

11.如权利要求10所述的水质有机物监测预警系统，其特征在于，所述自动取样装置（1）与所述自动预处理装置（2）和所述自动留样器（3）均通过可控制泵相连。

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