CN209992372U - 一种氨氮总磷二合一在线监测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氨氮总磷二合一在线监测仪，其技术方案要点是包括有嵌入式控制系统、取样泵系统、定量系统、多通道进样系统和两个检测系统，取样泵系统、定量系统、多通道进样系统依次管路连接，两个检测系统均与多通道进样系统管路连接，嵌入式控制系统控制取样泵系统、定量系统、多通道进样系统以及检测系统工作，取样泵系统和定量系统定量取样后经多通道进样系统进入到对应的检测系统内，待测水样与检测试剂发生反应后通过检测系统的光信号检测实现水中氨氮含量或水中总磷含量的在线监测。该监测仪能够于同一个监测点同时监测氨氮和总磷这两个参数，且两个参数的监测不会相互影响，其监测精度高。

Description

一种氨氮总磷二合一在线监测仪

技术领域

本实用新型涉及在线监测仪技术领域，更具体的说是涉及一种氨氮总磷二合一在线监测仪。

背景技术

水中氨氮的来源主要为生活污水、某些工业废水以及农田排水等污染源中含氮有机物受微生物作用后分解的产物。氨氮含量较高时，对鱼类呈现毒害作用，对人体也有不同程度的危害。测定水中各种形态的氮化合物，有助于评价水体受污染程度和“自净”状况。因此，水中氨氮含量是地表水、工业废水以及生活饮用水监测的一项重要指标。水中磷可以元素磷、正磷酸盐、缩合磷酸盐、焦磷酸盐、偏磷酸盐和有机团结合的磷酸盐等形式存在。总磷是水处理领域中的一项排放指标，通常指水体中所有形态磷的总和，包括焦磷、亚磷、次磷、有机磷、正磷等。其主要来源为生活污水、化肥、有机磷农药及近代洗涤剂所用的磷酸盐增洁剂等。磷酸盐会干扰水厂中的混凝过程。水体中的磷是藻类生长需要的一种关键元素，过量磷是造成水体污秽异臭，使湖泊发生富营养化和海湾出现赤潮的主要原因。因此水中总磷的实时监测是环境保护中一项重要的任务。目前水中氨氮的国家标准测量方法有两种：一种是纳氏试剂法，适用于工业废水和生活污水中氨氮的测定；另一种是水杨酸法，适用于地表水、地下水和较干净的水中氨氮含量的测定。目前水中总磷的测量方法均是采用过硫酸钾氧化-磷钼酸盐比色法进行在线测量或者手工实验室测量。国内外对氨氮和总磷的在线监测技术已经比较成熟，且有相应的在线监测仪。由于氨氮和总磷这两个参数在同一个监测点通常是需要同时监测这两个参数的，因此用户常常需要购买两种仪器来监测这两个参数。由于氨氮和总磷在测量过程中的反应条件和试剂均完全不同，且差别较大，所以要实现一台仪器同时测量氨氮和总磷还非常困难，在市场上目前还未有成熟的产品。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种氨氮总磷二合一在线监测仪，该监测仪能够于同一个监测点同时监测氨氮和总磷这两个参数，且两个参数的监测不会相互影响，其监测精度可满足国家环保局提出的水质氨氮和总磷的在线监测要求。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种氨氮总磷二合一在线监测仪，包括有嵌入式控制系统、取样泵系统、定量系统、多通道进样系统和两个检测系统，所述取样泵系统、定量系统、多通道进样系统依次管路连接，两个检测系统分别用于检测水中氨氮含量和水中总磷含量，且两个检测系统均与多通道进样系统管路连接，所述嵌入式控制系统内预设控制程序，控制取样泵系统、定量系统、多通道进样系统以及检测系统工作，所述取样泵系统和定量系统依次对待测水样和各检测试剂定量取样，并将待测水样和各检测试剂经多通道进样系统进入到对应的检测系统内，待测水样与检测试剂发生反应后通过检测系统的光信号检测实现水中氨氮含量或水中总磷含量的在线监测。

作为本实用新型的进一步改进，所述取样泵系统包括有取样泵和缓冲管路，所述取样泵为蠕动泵或注射泵，所述缓冲管路两端分别与取样泵以及定量系统相连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述定量系统包括有用于储存液体的定量管、设置于定量管上的用于对液体进行定量的定量光源以及光接收器，所述定量光源与光接收器配对使用且设置有多对。

作为本实用新型的进一步改进，所述多通道进样系统与检测系统的连接管路上均设置有电磁阀，所述多通道进样系统包括有多通道模块，所述多通道模块包括有待测水样管路、废液管路以及若干检测试剂管路，各个管路上均设置有电磁阀。

作为本实用新型的进一步改进，所述检测系统均包括有由透光材质制成的反应池，反应池两端均设置压块，反应池的相对两侧分别设置有检测光源和光学检测器。

作为本实用新型的进一步改进，所述光学检测器为能测量检测光源所提供的入射光的强度的光学传感器或具有分光功能的光谱仪。

作为本实用新型的进一步改进，用于检测总磷含量的检测系统还包括有温控装置，所述温控装置设置于反应池上。

本实用新型的有益效果：通过两个检测系统的设置使得水中氨氮含量和水中总磷含量的检测能够单独进行，相互之间不影响，其监测精度可满足国家环保局提出的水质氨氮和总磷的在线监测要求。光信号检测成本低，且用于检测水中氨氮含量和总磷含量的待测水样以及各检测试剂通过同一取样泵系统、定量系统、多通道进样系统来进行定量取样，能够有效降低该检测仪的生产成本和使用成本，并大大降低了仪器安装所需占用的空间。

附图说明

图1为一种氨氮总磷二合一在线监测仪的管路结构示意图；

图2为一种氨氮总磷二合一在线监测仪的原理示意图。

附图标记：1、嵌入式控制系统；2、取样泵系统；21、取样泵；22、缓冲管路；3、定量系统；31、定量管；32、定量光源；33、光接收器；4、多通道进样系统；41、电磁阀；42、多通道模块；421、待测水样管路；422、废液管路；423、检测试剂管路；5、检测系统；51、反应池；52、压块；53、检测光源；54、光学检测器；55、温控装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

参照图1至2所示，本实施例的一种氨氮总磷二合一在线监测仪，包括有嵌入式控制系统1、取样泵系统2、定量系统3、多通道进样系统4和两个检测系统5，取样泵系统2、定量系统3、多通道进样系统4依次管路连接，两个检测系统5分别用于检测水中氨氮含量和水中总磷含量，且两个检测系统5均与多通道进样系统4管路连接，嵌入式控制系统1内预设控制程序，控制取样泵系统2、定量系统3、多通道进样系统4以及检测系统5工作，取样泵系统2和定量系统3依次对待测水样和各检测试剂定量取样，并将待测水样和各检测试剂经多通道进样系统4进入到对应的检测系统5内，待测水样与检测试剂发生反应后通过检测系统5的光信号检测实现水中氨氮含量或水中总磷含量的在线监测。两个检测系统5的设置使得水中氨氮含量和水中总磷含量的检测能够单独进行，相互之间不影响，其监测精度可满足国家环保局提出的水质氨氮和总磷的在线监测要求。光信号检测成本低，且用于检测水中氨氮含量和总磷含量的待测水样以及各检测试剂通过同一取样泵系统2、定量系统3、多通道进样系统4来进行定量取样，能够有效降低该检测仪的生产成本和使用成本，并大大降低了仪器安装所需占用的空间。

取样泵系统2包括有取样泵21和缓冲管路22，取样泵21为蠕动泵或注射泵，可以正反转动并能使定量管31中产生负压或正压，缓冲管路22两端分别与取样泵21以及定量系统3相连接。缓冲管路22的设置使得化学试剂自由进出定量系统3的同时不会进入到取样泵系统2，从而保护了取样泵21不会受到试剂的污染而损坏。

定量系统3包括有用于储存液体的定量管31、设置于定量管31上的用于对液体进行定量的定量光源32以及光接收器33，定量光源32与光接收器33配对使用且设置有多对。定量光源32和光接收器33的对数和所需要定量的液体体积数一一对应，通过待定量液体在定量管31中流动时使定量光源32发射到光接收器33的光强发生变化来确定溶液是否继续流动还是静止，从而确定溶液的体积。

多通道进样系统4与检测系统5的连接管路上均设置有电磁阀41，多通道进样系统4包括有多通道模块42，多通道模块42包括有待测水样管路421、废液管路422以及若干检测试剂管路423，各个管路上均设置有电磁阀41。电池阀的启闭均由嵌入式控制系统1控制，待测水样管路421用于输送待测水样，废液管路422用于将检测后产生的废液输送至收集装置内，避免废液污染环境，检测试剂管路423可设置有十条，分别为用于输送检测总磷含量所需检测试剂的第一标准液管路、第二标准液管路、第一试剂管路、第二试剂管路、第三试剂管路，以及用于输送检测氨氮含量所需检测试剂的第三标准液管路、第四标准液管路、第四试剂管路、第五试剂管路、第六试剂管路；其中第一试剂管路、第二试剂管路、第三试剂管路可分别用于输送硫酸钾、钼酸铵和抗坏血酸；第四试剂管路、第五试剂管路、第六试剂管路可分别用于输送纳氏试剂、酒石酸钾和氢氧化钠。

检测系统5均包括有由透光材质制成的反应池51，反应池51两端均设置压块52，反应池51的相对两侧分别设置有检测光源53和光学检测器54。检测光源53为根据用户需求对应不同测量方法的单色光或连续波长的光，光学检测器54为能测量检测光源53所提供的入射光的强度的光接收器33或具有分光功能的光谱仪。

用于检测总磷含量的检测系统5还包括有温控装置55，温控装置55设置于反应池51上。温控装置55可采用缠绕在反应池51外壁上的加热丝和感温元件来提供反应需要的温度环境。

工作原理:

首先待测水样由取样泵21抽取并通过多通道模块42上面的电磁阀41切换而进入定量系统3进行定量取样，定量取样的量由定量光源32和光接收器33来事先调整高度来控制，水样经过定量后再通过多通道进样系统4与用于检测总磷含量的检测系统5之间的电磁阀41切换由取样泵21将其推入检测系统5的反应池51内，接着取样泵21以与取水样同样的方式将硫酸钾定量后取入检测系统5的反应池51内，至此总磷监测的取样过程完成，温控装置55开始对总磷反应池51进行加热反应，由于总磷的反应过程需要较长的时间，因此接下来进行氨氮测量的取样过程，首先同一个待测水样由取样泵21抽取并通过多通道模块42上面的电磁阀41切换而进入定量系统3进行定量取样，定量取样的量由定量光源32和光接收器33事先调整好高度来控制，水样经过定量后再通过多通道进样系统4与检测氨氮含量的检测系统5之间的电磁阀41切换由取样泵21将其推入检测系统5的反应池51内，接着取样泵21以与取水样同样的方式将纳氏试剂、酒石酸钾和氢氧化钠定量后取入到检测系统5的反应池51内，至此氨氮监测的取样过程完成，接着监测仪根据事先设定的反应时间等到反应全部完成，当总磷和氨氮的反应完成后，同样用于检测氨氮含量的检测系统5中的光学检测器54根据与之对应的检测光源53所发出的光的吸光度来计算出氨氮的浓度值，此时氨氮含量监测结束；接着取样泵21以与取水样同样的方式将钼酸铵和抗坏血酸定量后取入到检测总磷含量的检测系统5的反应池51内，然后检测总磷含量的检测系统5中的光学检测器54根据与之对应的检测光源53所发出的光的吸光度来计算出总磷的浓度值，此时总磷含量监测结束。取样泵21从总磷检测系统5中经由电磁阀41将所有废液抽取到定量系统3后由电磁阀41和废液管道排入到废液收集装置中，从氨氮检测系统5中经由电磁阀41将所有废液抽取到定量系统3后由电磁阀41和废液管道排入到废液收集装置，至此总磷和氨氮同时自动在线测量的过程全部结束。由于光学测量是一种相对测量，因此在测量进行之前需要先用标准溶液来校准在线监测仪，在自动测量之前监测仪会自动按照测量流程执行第一标准液、第二标准液、第三标准液以及第四标准液的测量过程，通过采集检测系统5中的光学信号然后根据已知的标准溶液浓度计算出相应的总磷测量系数和氨氮测量系数，并将这两个系数存储在监测仪中，在真正执行自动在线监测的时候通过反应结束后总磷和氨氮各自测量系统所获取的光学信号再通过总磷测量系数和氨氮测量系数就可直接计算出总磷和氨氮的浓度值。该监测仪能够于同一个监测点同时监测总磷和氨氮这两个参数，大大降低了用户的购买成本，大大降低了用户的仪器安装所需占用的空间。用于检测水中氨氮含量和总磷含量的待测水样以及各检测试剂通过同一取样泵系统2、定量系统3、多通道进样系统4来进行定量取样，进一步降低该检测仪的生产成本和使用成本，进一步降低了仪器安装所需占用的空间。由于两个参数于各自的检测系统5内分开监测，因此两个参数的监测不会相互影响，其监测精度可满足国家环保局提出的水质总磷和氨氮的在线监测要求，并且该方法又可适用不同监测点和不同水质监测的需求，从而为实现水中总磷氨氮同时在线监测开辟了一个全新的技术空间。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种氨氮总磷二合一在线监测仪，其特征在于：包括有嵌入式控制系统(1)、取样泵系统(2)、定量系统(3)、多通道进样系统(4)和两个检测系统(5)，所述取样泵系统(2)、定量系统(3)、多通道进样系统(4)依次管路连接，两个检测系统(5)分别用于检测水中氨氮含量和水中总磷含量，且两个检测系统(5)均与多通道进样系统(4)管路连接，所述嵌入式控制系统(1)内预设控制程序，控制取样泵系统(2)、定量系统(3)、多通道进样系统(4)以及检测系统(5)工作，所述取样泵系统(2)和定量系统(3)依次对待测水样和各检测试剂定量取样，并将待测水样和各检测试剂经多通道进样系统(4)进入到对应的检测系统(5)内，待测水样与检测试剂发生反应后通过检测系统(5)的光信号检测实现水中氨氮含量或水中总磷含量的在线监测。

2.根据权利要求1所述的一种氨氮总磷二合一在线监测仪，其特征在于：所述取样泵系统(2)包括有取样泵(21)和缓冲管路(22)，所述取样泵(21)为蠕动泵或注射泵，所述缓冲管路(22)两端分别与取样泵(21)以及定量系统(3)相连接。

3.根据权利要求1所述的一种氨氮总磷二合一在线监测仪，其特征在于：所述定量系统(3)包括有用于储存液体的定量管(31)、设置于定量管(31)上的用于对液体进行定量的定量光源(32)以及光接收器(33)，所述定量光源(32)与光接收器(33)配对使用且设置有多对。

4.根据权利要求1所述的一种氨氮总磷二合一在线监测仪，其特征在于：所述多通道进样系统(4)与检测系统(5)的连接管路上均设置有电磁阀(41)，所述多通道进样系统(4)包括有多通道模块(42)，所述多通道模块(42)包括有待测水样管路(421)、废液管路(422)以及若干检测试剂管路(423)，各个管路上均设置有电磁阀(41)。

5.根据权利要求1所述的一种氨氮总磷二合一在线监测仪，其特征在于：所述检测系统(5)均包括有由透光材质制成的反应池(51)，反应池(51)两端均设置压块(52)，反应池(51)的相对两侧分别设置有检测光源(53)和光学检测器(54)。

6.根据权利要求5所述的一种氨氮总磷二合一在线监测仪，其特征在于：所述光学检测器(54)为能测量检测光源(53)所提供的入射光的强度的光学传感器或具有分光功能的光谱仪。

7.根据权利要求5或6所述的一种氨氮总磷二合一在线监测仪，其特征在于：用于检测总磷含量的检测系统(5)还包括有温控装置(55)，所述温控装置(55)设置于反应池(51)上。

Images