摘要：本文介紹美、日等國立法防污，推動紫外在線連續監測儀發展的歷程，對幾種類型的紫外在線連續監測儀予以簡介，進而通過對我國削污減排大計的技術解讀，探討我國CODuv在線連續監測系統發展的技術關鍵及其應用前景。
關鍵詞：紫外在線連續監測儀
CODuv在線連續監測系統
削污減排
一、 立法防污，指定監控技術
上世紀六十年代，美國水污染相當嚴重。為嚴控水污染，美國于1974年頒布了“清水法”與“安全用水法”。在清水法中，美國EPA公布了129種優先控制水污染物黑名單及作為環境判據的水質基準數據，并明令要求各州政府結合本州實際，據此制定嚴格的優先控制水污染物排放標準。超標者，課以重罰。
在安全用水法中，指定采用CODuv（用紫外技術測定的COD）作為監控有機污染物的綜合指標。同時還頒布了水中總懸浮物TSP的排放標準。
上世紀七十年代，日本水污染已相當嚴重。為嚴控水污染，日本于1984年出臺了總量控制與濃度控制相結合的控制措施，并指定采用UV法作為有機污染綜合指標的測量技術。
歐洲情況也很類似，歐共體在上世紀七十年代末公布了以有毒有機污染物為主的黑名單與灰名單，并指定采用UV法作為有機污染綜合指標的測量技術。我國上世紀九十年代初即在引灤入津工程中引進了歐洲生產的CODuv在線儀來監控有機污染。
立法防污，指定CODuv在線監測儀作為有機污染綜合指標的監控技術。為CODuv在線連續監測技術創造了機遇，贏得了市場。
二、CODuv在線監測儀的測量原理及儀器類型
1、測量原理
根據比爾定律，水樣中有機物的濃度C與吸光度A成比例：
C=K1A （1）
另一方面，水樣中有機物的濃度與化學需氧量CODuv成比例。
C=K2CODuv （2）
合并二式，可得：
CODuv=KA （3）
（3）式表明，水樣的化學需氧量CODuv與吸光度A成正比，因此，通過 測定吸光度A可算出CODuv值。
2、CODuv儀的類型
迄今為止，CODuv在線連續監測儀大體可分為兩類，一是雙波長測量方式，一是連續掃描方式。
1） 雙波長測量型
此類儀器基本上覆蓋了市場，由法國、日本、新加坡等國最先研發，圖1所示為這類儀器的測量原理示意圖。
圖1 雙波長儀的測量原理示意圖
光源（氙燈）發出的連續光1投射到盛有水樣的流動池2上，經水樣吸收后光能減弱，出射光1投射到半透鏡3上，之后分成二路，一路透過3后，經濾光片（254mm）4，照射在檢測器5上，轉化為電信號；一路由3反射后經濾光片6，照射在檢測器7上，轉化為電信號，將二路電信號進行調制比較放大后，獲得樣品吸光度A，進而按（3）式轉化為CODUV值。
雙波長儀的另一種方式是：以光柵代替半透鏡3，通過光柵移動，分離出測量長波254nm的紫外光和補償波長為546nm的可見光。
2）連續掃描測量型
這種儀器源于美國技術，我國聚光科技也有生產。圖2所示為這類型儀器的原理示意圖
圖2 連續掃描型儀器測量原理示意圖
由光源發出的光線1 投射到旋轉光柵2上，依次分出200-400nm的紫外光和400-800nm的可見光，聚焦過的光線射到流動池 4上，而后依次投射到高質量的光電倍增管5上，產生光電信號。這種儀器從不同有毒有機物吸收不同的實際出發，將掃描整個紫外波段的吸收和作為測量基礎數據，而以掃描整個可見波段的吸收和作為補償用基礎數據。進而通過數學模型對兩組基礎數據進行處理，獲得測量水樣的吸光度A值并轉化為CODuv。
三、 削污減排大計在監控方面的技術解讀
“十一五”規劃明確指出：“嚴禁向江河湖海排放超標水污染物，到2010年底，COD排放總量要削減10%”；“各國控污染源必須在2008年底前安裝完COD在線監控儀”。
技術層面上如何解讀國家這項大政策呢？
其一，嚴禁向江河湖海排放超標水污染物，意指必須做到隨時都能監控排污狀況，隨時都能測量出COD實時濃度。這就要求監控儀器必須做到在線連續監測，只有連續監測才能發現排污異常情況，才能嚴禁偷排或非法排放，才能為環境執法提供有效數據。
其二，到2010年底COD排放總量要削減10%，意指在線監控儀本身必須能測定COD排放總量。這就要求監控儀器必須做到：a、能長期穩定運行，數據捕捉率高（一般不低于85%），決不允許儀器經常出毛病或經常維護。b、監控儀能按下式獨立測定COD總量
T2
CODT＝∫ CODi • ui• dt （4）
T1
式中，CODT為在時間段T1~T2范圍內COD的排放總量；
CODi為i時刻的COD瞬時值；
Ui為i時刻的流量。
（4）式告訴我們：a、儀器自身應按（4）式設計總量測量軟件。b、時間段T1—T2可以是任意時間段，也可以是1年。這就要求儀器自身能儲存1年的歷史數據。c、儀器應留有流量數據接口。d、儀器應設數字接口232或485，以按要求將數據傳輸至中心站。
通過技術解讀，可以發現：a、化學法儀器因其為間歇式監測（有的6小時1次，最快為1小時1次）而不能滿足連續監測需要，不能滿足環境執法的需要。b、進口的UV儀器多為一臺在線監控儀，沒有考慮總量監測之一根本需要，沒有設計總量控制軟件，也沒有針對我國污水較沾的實際，配套相應的采樣單元、清洗單元，而不能完成總量監測任務。
四、CODuv在線連續監測系統
從中國水情實際情況出發，研發滿足國家“十一五”規劃要求的CODuv在線連續監測系統是完成水污染監控的關鍵。
本文推薦的EW-2100型CODuv在線連續監測系統就是這樣一個系統，如圖3所示
圖3 CODuv在線連續監測系統框圖
系統由4個單元組成：采水單元、清洗單元、uv測量單元、控制與數據處理單元。四個單元相互獨立，相互依存，通過系統集成，在PC機軟件控制下，協同動作，對CODuv實時濃度與總量實施連續監控。
a、采水單元：
由雙泵、采樣管、溢流池及隔柵組成，按監測技術規范要求，，泵取水樣送入溢流池采樣箱，再由二級泵將新鮮水樣送入測量單元供測量用，隔柵用以除去漂浮物和雜物。
b、清洗單元
清洗單元由輸液泵、電磁閥、管路、盛液桶組成采用5%工業硫酸，對流路系統進行定時高效清洗。對于特別沾的污水，可再加一級清洗，即壓縮空氣吹掃。
c、測量單元
本系統采用雙波長測定方式，如圖1所示。測量單元受控于“控制與數據處理單元”，考慮到與中心站的對接，其上裝有232或484接口；考慮到總量監測，其上留有流量數據接口。
d、控制與數據處理單元
本系統是一套集成度非常高的完整系統，通過自主研發的軟件將幾個單元集合起來，構成一體，對各單元、各部件實施集成控制。數據處理部分同時兼顧了實時濃度控制與總量控制數據處理。
e、應用現狀
2005年，國家環保總局頒布了行標HJ/T191—2005，對UV在線連續監測儀規定了相關技術要求。為CODuv在線監控儀的應用奠定了法律基礎。適逢國家“十一五”規劃的頒布，更為CODuv在線監測技術的發展開辟了更為廣闊的市場前景。據不完全統計，迄今為止，已有約1千臺CODuv在線儀投放市場，并正在削污減排水污染物監控中發揮重大作用。筆者深信，基于光電法的CODuv在線監控系統必將逐步發揮其技術優勢，為水污染物排放監控，為削污減排做出越來越大的貢獻，而不能滿足國家要求的儀器，必將最終被歷史淘汰。
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