CN2735341Y - 化学需氧量在线自动监测仪 - Google Patents

Abstract

一种化学需氧量在线自动监测仪，包括采样装置、加液装置、消解装置和滴定检测装置，采样装置由采样泵M2、原水采样阀Y20、原水采样瓶C0组成，加液装置由抽气泵P，盛液瓶C1、C2、C3、C4，定量瓶D0、D1、D2、D3、D4，配气管G，通气管，加液管，移液管，电磁阀Y1～Y16和混液器H组成，消解装置由电磁阀Y17、Y18、Y19以及外部带有封闭型环状加热圈的管状消解器S、温度控制仪T、和水冷凝器L组成，滴定检测装置由带步进电机M0的注射泵Z、滴定液转换阀Y21、滴定液存放容器C5、搅拌器M1、滴定瓶C6和安装在滴定瓶C6内的电位电极J0组成。本实用新型结构简单，操作方便，检测周期短，抗氯离子干扰能力强。

Description

化学需氧量在线自动监测仪

技术领域

本实用新型涉及一种利用化学方法检测水质的仪器，特别是一种检测污水的化学需氧量在线自动监测仪。

背景技术

化学需氧量(COD)是指示水体受有机物污染的一项重要指标，水中COD超标污染是造成湖泊、河流水体恶化的主要原因，也是国家实行污染排放总量控制的首要指标。随着环境管理工作的不断深入，为适应在线连续自动监测的需要，监测COD的监测仪相继出现，分析其原理不外乎以下几种。即国标法(容量法)、比色法、流动注射法和库仑法。

分析以上各类方法，比色法具有速度快，结构简单，试剂量消耗小的优点，但是水样中的色度、悬浮物等容易影响测试结果，也无法掩蔽氯离子对测试精度的干扰。流动注射法具有检测周期更短，试剂消耗量少的优点，但是由于其结构复杂，应用维护保养要求高，而且其最后数据也是用比色原理，因此水中的悬浮物、色度等对仪器数据也有一定的影响，同样也不适合于高氯废水。库仑法相对较简单、快速，试剂用量也少，但由于方法限制其监测量程范围较小，受氯离子、悬浮物、环境温度等的影响较大，影响了仪器的整体使用效果。国标法由江苏省环科所武进环保仪器厂生产，该产品由中国专利CN2185437Y公开，由于该仪器原理完全按照GB11914的测试方法，所以最大的特点是数据准确、可靠，并且仪器工作过程中各种溶液的提取、定量、加液应用了全气动传输的专利技术，所以消除了各种强腐蚀性试剂对仪器中管路、元器件的影响，无需定期更换任何管路，相对于其他类型仪器具有维护成本低的优点，抗氯离子干扰能力相对以上各种原理的仪器要强。但它也存在如下的缺点：1、检测周期长，每做一个样品(出一个数据)要2.5小时。2、试剂消耗量大，一方面增加了仪器运行中添加试剂的管理次数，同时也增加了仪器的运行成本。3、仪器的正压全气动传输专利技术虽然新颖，增加了仪器的性能，但同时还存在不足。由于该技术为正压全气动传输，各种试剂及水样等都是在气压作用下从存液瓶提升到定量瓶再移送到消解瓶等等，所以就要求存液瓶、定量瓶、管路等密封性好，一旦漏气就无法正常工作，这就要求用户在每次添加完试剂后一定要注意存液瓶的密封，增加了操作人员的麻烦，此外，由于是正压传输。各种溶液的存液瓶、定量瓶及管路都存在一定的压力，而各种存液瓶、定量瓶都是玻璃容器，在内存放和移送的有强酸和强氧化剂，所以对仪器这些部件包括连接管路的耐压要求、安全系数必需较高，这就增加了仪器的生产成本。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、体积小、操作方便、抗氯离子干扰能力强的化学需氧量在线自动监测仪。

实现上述目的的技术方案是：一种化学需氧量在线自动监测仪，包括采样装置、加液装置、消解装置和滴定检测装置，采样装置由采样泵M2、原水采样阀Y20、原水采样瓶C0组成，其特征在于：加液装置由抽气泵P，盛液瓶C1、C2、C3、C4，定量瓶D0、D1、D2、D3、D4，配气管G，通气管，加液管，移液管，电磁阀Y1～Y8、Y10～Y16和混液器H组成，定量瓶D0、D1、D2、D3、D4通过通气管与配气管G连接，通过加液管与混液器H连接，定量瓶D1、D2、D3、D4还通过移液管分别与对应的盛液瓶C1、C2、C3、C4连接；消解装置由电磁阀Y17、Y18、Y19以及外部带有封闭型环状加热圈的管状消解器S、温度控制仪T、和水冷凝器L组成，温度控制仪T与环状加热圈连接，水冷凝器L通过电磁阀Y18与消解器S连接，消解器S通过电磁阀Y17与混液器H连接；滴定检测装置由带步进电机M0的注射泵Z、滴定液转换阀Y21、滴定液存放容器C5、搅拌器M1、滴定瓶C6和安装在滴定瓶C6内的电位电极J0组成，滴定瓶C6通过电磁阀Y19与消解器S连接，滴定瓶C6通过滴定液转换阀Y21与滴定液存放容器C5连接，注射泵Z的输出端与滴定液转换阀Y21连接。

采用上述技术方案后，由于采用负压气动移液原理，其存液瓶不要密封、甚至塑料桶也可以存放溶液，如用玻璃瓶则不必耐压，也不要玻璃瓶嘴，结构简单，添加试剂时操作方便。由于电位检测电极直接安装在滴定瓶内，利用滴定过程中电位的突变信号值判定终点，结构可靠、实用，同时还有效的克服了多种干扰，特别是高氯离子的干扰也能顺利克服。此外，由于采用封闭环状加热器，管状密闭消解器，消解器插在环状加热器中间，不用回流装置，在全密封状态、两个大气压的情况下加热消解，大大缩短了检测周期，减少了试剂容量，结构紧凑，体积小。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的水冷凝器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，一种化学需氧量在线自动监测仪，包括PLC控制处理装置，采样装置、加液装置、消解装置和滴定检测装置，采样装置由采样泵M2、原水采样阀Y20、原水采样瓶C0组成，加液装置由抽气泵P，盛液瓶C1、C2、C3、C4，定量瓶D0、D1、D2、D3、D4，配气管G，通气管3，加液管2，液液管4，电磁阀Y1～Y8、Y10～Y16和混液器H组成，定量瓶D0、D1、D2、D3、D4通过通气管3与配气管G连接，通过加液管2与混液器H连接，定量瓶D1、D2、D3、D4还通过移液管4分别与对应的盛液瓶C1、C2、C3、C4连接；消解装置由电磁阀Y17、Y18、Y19以及外部带有封闭型环状加热圈的管状消解器S、温度控制仪T、和水冷凝器L组成，温度控制仪T与环状加热圈连接，水冷凝器L通过电磁阀Y18与消解器S连接，消解器S通过电磁阀Y17与混液器H连接；滴定检测装置由带步进电机M0的注射泵Z、滴定液转换阀Y21、滴定液存放容器C5、搅拌器M1、滴定瓶C6和安装在滴定瓶C6内的电位电极J0组成，滴定瓶C6通过电磁阀Y19与消解器S连接，滴定瓶C6通过滴定液转换阀Y21与滴定液存放容器C5连接，注射泵Z的输出端与滴定液转换阀Y21连接。PLC控制处理装置控制各电磁阀的开启，实现了自动定量移液、加液，避免了试剂溶液对阀体和管路的腐蚀，增加了仪器的可靠性。

如图1所示，电位电极J0安装在滴定瓶C6内，电位信号通过电极J0上端的信号线经过信号放大器与仪器的PLC控制处理装置相连。采用这种结构后可以利用滴定过程中的电位的突变判定终点，大大增强了抗干扰能力。

如图1所示，滴定瓶C6还与一残液排放装置相连，该残液排放装置由吸液管、抽气管、残液瓶C7和电磁阀Y22组成，吸液管前端烧制在滴定瓶C6内，与滴定瓶C6成为一体，残液瓶C7的抽气管通过电磁阀Y9与配气管G连接，电磁阀Y22与残液瓶C7的底部连接。由于滴定瓶C6内只插入一根吸液管，排液时靠负压将残液吸出，所以消解液移入滴定瓶C6后，搅拌和滴定全部在滴定瓶C6内，无任何死角和损失，能完全反应，数据准确。

如图2所示，水冷凝器L由螺旋状玻璃冷凝管5、直形玻璃通气管8和冷却水套6组成，冷却水套6的顶部并列由两个螺纹玻璃嘴，冷却水套6的中上部为静止冷却水区7，下部为中孔隔仓9，螺旋状玻璃冷凝管5的下端与中空隔仓9相通，上端与冷却水套6顶部的一螺纹玻璃嘴相连，直形玻璃通气管8穿过冷凝管5，且其上端与另一螺纹玻璃嘴相连，下端与中空隔仓9相通，中空隔仓9的底部具有与外界相通的玻璃嘴。

图1中的搅拌器M1为磁力搅拌器，由搅拌电机、电机盒、密封罩、搅拌转子和安装在搅拌电机转轴上的永久磁铁组成，搅拌电机安装在电机盒内，上罩塑料密封罩，滴定瓶C6的瓶底座在密封罩上，搅拌转子位于滴定瓶C6内。利用搅拌电机转轴上安装的永久磁铁在旋转时产生的旋转磁场带动滴定瓶C6内搅拌转子旋转，达到搅拌的目的，设计结构合理，经久耐用，免维护。

如图1所示，采样泵M2的进水管口设置有过滤器F，过滤器F位于污水池1中。通过过滤器F可以避免污水池1中的大颗粒杂质从采样泵M2的进水管口进入采样M2，从而避免采样泵M2堵塞。

本实用新型的工作流程为：

清系统-水样采集-样品定量、加入混液器-清采样系统-提升重铬酸钾并定量-提升硫酸汞并定量-提升硫酸-硫酸银并定量-提升清洗水并定量-硫酸汞加入混液器-重铬酸钾加入混液器-硫酸-硫酸银加入混液器-混液器加入消解器-消解-消解液移入滴定瓶-加清洗水清洗混液器、消解器-将清洗水从消解器移入滴定瓶-滴定业冷却-滴定-排残液-结束。

具体的工作过程如下：

1、采样过程：采样泵M2工作，水样从污水池1中抽出，由a点到b点排出清理原水采集管路，采样泵M2继续工作，Y20打开，水样在流向b点的同时分路流向c进入原水采样瓶C0，当水样在原水采样瓶C0中上升至原水限位电极J1时，采样泵M2停止工作，一次采样结束。

2、加液过程：a、抽气泵P工作，电磁阀Y2、电磁阀Y7、原水定量瓶D0内被抽为负压，原水采样瓶C0内采集的原水被吸入原水定量瓶D0内，控制原水吸入量超过原水定量瓶D0内定量管端口。b、气泵P、电磁阀Y2、电磁阀Y7停止工作，通过电磁阀Y2的常通口，定量瓶D0内恢复至正常大气压，利用虹吸原理，定量瓶D0内的过量原水回流到原水采样瓶C0中，原水定量至所需量。C、气泵P、电磁阀Y7、Y8、Y11、Y13工作，由于负压作用，原水定量瓶D0内经过定量的原水被吸入混液器H。d、电磁阀Y20打开，原水采样瓶C0中剩余的水样经电磁阀Y20排出。同样方法，盛液瓶C1、C2、C3、C4中的硫酸汞、重铬酸钾、硫酸一硫酸银溶液、清洗水(蒸馏水)与原水(水样)的提升、定量、加置一样分别从各自的存液容器中，经过对应管路、定量瓶完成后，按照规定的顺序依次加入混液器H(清洗水留在定量瓶D4中暂不加入)。

3、消解过程：抽气泵P工作，电磁阀Y7、Y8、Y17、Y18打开，在负压作用下，混液器H内混合液(消解液)加入消解器S，抽气泵P、电磁阀Y7、Y8、Y17、Y18停止工作，同时温度控制仪T工作，消解器S开始加热。混合液(消解液)在密封状态下加热消解15分钟，电磁阀Y19开始工作，密封状态下的混合液(消解液)在近两个大气压的作用下，迅速移入滴定瓶C6中。抽气泵P、Y7、Y8、Y11、Y16、Y17、Y18同时工作，在负压作用下，定量瓶D4中的清洗水经过混液器H加入滴定瓶C6，抽气泵P继续工作，电磁阀Y7、Y8、Y11、Y16、Y17、Y18停止工作，利用抽气泵P的排气反吹水冷凝器L，将水冷凝器L在加液过程中可能有的挥发性有机物经水冷凝器L冷凝后的液体全部反吹入消解器S内的清洗水中，并和清洗水一起在重力和反吹气体的压力下全部加入滴定瓶C6中。

4、滴定检测过程：采用电位滴定判定终点，自动计量滴定量，滴定液转换阀Y21配合注射泵Z实现正向滴定，反向从存液容器C5中吸液的工作转换。

5、排残液过程：抽气泵P工作，靠负压将残液从滴定瓶C6中吸出，进入残液瓶C7，通过电磁阀Y22排出。

6、自动控制和数据处理过程：通过观察PLC及其执行元件自动控制各装置的工作进程，计算、显示、打印、存储检测，并通过数据接口进行信息转换，可方便地组成网络。

本实用新型具有以下特点：

1、仪器在检测过程中采用催化密闭消解法，在污水样品与氧化剂的氧化消解过程中加入了催化剂，提高了消解温度，并在密闭容器中近两个大气压的情况下，扼制了污水水样中氯根的干扰，并大大加快了消解时间，缩短了检测周期。

2、在该方法中，由于利用了氧化还原过程电位的突跃判定终点，其原理与目前各种类型仪器有了根本改变，它避免了目视法人为判断的误差，克服了水样的色度、悬浮物，特别是水样中氯根含量高时，因氯化物沉淀混浊而造成的终点判定之干扰，提高了测试的精度和正确性，并且使该方法完全实用于高氯废水的测量。

3、独特的气动负压移液、定量、加液、排液的结构，使各种强腐蚀性药剂不影响任何自控元器件，仪器结构简单，维护成本低，系统运行安全、可靠，操作、使用方便。

Claims (5)

1、一种化学需氧量在线自动监测仪，包括采样装置、加液装置、消解装置和滴定检测装置，其特征在于：采样装置由采样泵M2、原水采样阀Y20、原水采样瓶C0组成，加液装置由抽气泵P，盛液瓶C1、C2、C3、C4，定量瓶D0、D1、D2、D3、D4，配气管G，通气管(3)，加液管(2)，移液管(4)，电磁阀Y1～Y8、Y10～Y16和混液器H组成，定量瓶D0、D1、D2、D3、D4通过通气管(3)与配气管G连接，通过加液管(2)与混液器H连接，定量瓶D1、D2、D3、D4还通过移液管(4)分别与对应的盛液瓶C1、C2、C3、C4连接；消解装置由电磁阀Y17、Y18、Y19以及外部带有封闭型环状加热圈的管状消解器S、温度控制仪T、和水冷凝器L组成，温度控制仪T与环状加热圈连接，水冷凝器L通过电磁阀Y18与消解器S连接，消解器S通过电磁阀Y17与混液器H连接；滴定检测装置由带步进电机M0的注射泵Z、滴定液转换阀Y21、滴定液存放容器C5、搅拌器M1、滴定瓶C6和安装在滴定瓶C6内的电位电极J0组成，滴定瓶C6通过电磁阀Y19与消解器S连接，滴定瓶C6通过滴定液转换阀Y21与滴定液存放容器C5连接，注射泵Z的输出端与滴定液转换阀Y21连接。

2、根据权利要求1或2所述的化学需氧量在线自动监测仪，其特征在于：滴定瓶C6还与一残液排放装置相连，该残液排放装置由吸液管、抽气管、残液瓶C7和电磁阀Y22组成，吸液管前端烧制在滴定瓶C6内，与滴定瓶C6为一体，残液瓶C7的抽气管通过电磁阀Y9与配气管G连接，电磁阀Y22与残液瓶C7的底部连接。

3、根据权利要求1或2所述的化学需氧量在线自动监测仪，其特征在于：水冷凝器L由螺旋状玻璃冷凝管(5)、直形玻璃通气管(8)和冷却水套(5)组成，冷却水套(6)的顶部并列由两个螺纹玻璃嘴，冷却水套(6)的中上部为静止冷却水区(7)，下部为中孔隔仓(9)，螺旋状玻璃冷凝管(5)的下端与中空隔仓(9)相通，上端与冷却水套(6)顶部的一螺纹玻璃嘴相连，直形玻璃通气管(8)穿过冷凝管(5)，且其上端与另一螺纹玻璃嘴相连，下端与中空隔仓(9)相通，中空隔仓(9)的底部具有与外界相通的玻璃嘴。

4、根据权利要求1或2所述的化学需氧量在线自动监测仪，其特征在于：所述的搅拌器M1为磁力搅拌器，由搅拌电机、电机盒、密封罩、搅拌转子和安装在搅拌电机转轴上的永久磁铁组成，搅拌电机安装在电机盒内，上罩塑料密封罩，滴定瓶C6的瓶底座在密封罩上，搅拌转子位于滴定瓶C6内。

5、根据权利要求1所述的化学需氧量在线自动监测仪，其特征在于：采样泵M2的进水管口设置有过滤器F，过滤器F位于污水池(1)中。

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