سمك القد التلقائي محلل نوعية المياه : دراسة عن مبدأ العمل وتطبيق التكنولوجيا

　　خلاصة

الطلب على الأكسجين الكيميائي ( COD ) هو مؤشر رئيسي لقياس درجة تلوث المياه عن طريق الحد من المواد ، ولا سيما محتوى المواد العضوية في المياه .سمك القد التلقائي محلل نوعية المياهشبكة رصد البيئة ، في الوقت الحقيقي رصد مستمر ودقيق نوعية المياه . في هذه الورقة ، طريقة تصميم كود محلل التلقائيمبدأ العمل الأساسيةالتركيز على التحليل التقابليكرومات البوتاسيوم الهضم الطيفيوطريقة امتصاص الأشعة فوق البنفسجيةهذه الورقة تناقش مزايا وعيوب اثنين من التكنولوجيات الرئيسية في مجال رصد مصادر التلوث ، والمياه السطحية والإنذار المبكر ، ومراقبة عملية معالجة مياه الصرف الصحي .تطبيق التكنولوجياوأخيرا ، فإن الاتجاه النامية من هذه التكنولوجيا هو المنشود ، واتجاه التنمية intelligentization ، التصغير و multiparameter التكامل هو التأكيد .

　　مقدمة : لماذا كود الرصد الآلي ؟

على الرغم من أن الأساليب التقليدية في مختبر كود الكشف ( مثل معيار وطني ) دقة عالية ، وهناك العديد من العيوب مثل تستغرق وقتا طويلا ( 2 ساعة ) ، عملية معقدة ، وارتفاع استهلاك كاشف ، لا يمكن الحصول على البيانات في الوقت الحقيقي . مع متطلبات صارمة على نحو متزايد لحماية البيئة وتحسين إدارة المياه والبيئة ،على الخط رصد التلقائيأصبح خيار حتمي . القد محلل التلقائي قادرة على :

　　في الوقت الحقيقي رصدالكشف عن حوادث التلوث المفاجئة في الوقت المناسب .

　　تتبع البياناتتوفير أساس موثوق بها رسوم الصرف الصحي وإنفاذ القانون البيئي .

　　التحكم الأمثلدليل في الوقت الحقيقي تعديل البارامترات التكنولوجية من محطة معالجة مياه الصرف الصحي ، وتوفير الطاقة وخفض الاستهلاك .

　　التنبؤ والإنذار المبكربناء نوعية المياه نظام الإنذار المبكر لضمان سلامة مصادر مياه الشرب .

　　ثانياً - مبادئ العمل الأساسية

مبدأ عمل كود محلل التلقائي يمكن تقسيمها إلىجمع العينات وتجهيزها、ردود الفعل الأساسية وقياس、معالجة البيانات و الإخراجثلاثة روابط .

　　1 - جمع العينات وتجهيزها

　　أخذ العيناتمن خلال مضخة تمعجية أو مضخة نفاثة من نقطة الرصد ( على سبيل المثال ، منفذ الصرف الصحي ، نهر القسم ) في الوقت المناسب أو بشكل مستمر من عينات المياه .

　　المعالجة: تشمل عادةتصفيةإزالة الجسيمات الكبيرة ، وحماية خطوط الأنابيب اللاحقة و نظام رد الفعلمبردتثبيط النشاط الميكروبي ، ومنع تدهور العينةكميكمية معينة من المياه التي تم جمعها في نظام رد الفعل .

　　2 - الاستجابة الأساسية والقياس ( اثنين من الطرق التقنية )

هذا هو المفتاح للتمييز بين أنواع مختلفة من القد محلل .

　　ثاني كرومات البوتاسيوم الهضم - طريقة طيفية

هذا هو الأسلوب الذي يستخدم على نطاق واسع ، ناضجة ، دقة أعلى في الداخل والخارج في الوقت الحاضر ، هو أيضا الأسلوب الموصى به من قبل الصين صناعة حماية البيئة القياسية ( الحاج 377-2019 ) .

　　مبدأ العملس

　　أخذ العينات الكمية: أخذ كمية دقيقة من حجم معين من العينة ، مع فائض معروفكرومات البوتاسيوم حل القياسيةمختلطة في بيئة حمضية قوية .

　　إضافة محفزانضمكبريتات الفضةتسريع أكسدة المواد العضوية كحافز . عينات المياه التي تحتوي على أيونات الكلوريد عالية ، إضافةكبريتات الزئبقمن أجل القضاء على التدخل من أيونات الكلور .

　　ارتفاع درجة الحرارة مختومة الهضموضع الخليط في165 ± 2 درجة مئويةالهضم السريع ( عادة ما يستغرق سوى 10-15 دقيقة ، أسرع بكثير من 2 ساعة من المعايير الوطنية ) . في ظل هذه الظروف ، يتم أكسدة المواد الاختزالية ( أساسا المواد العضوية ) في عينات المياه من ثاني كرومات البوتاسيوم :

Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ → 2Cr³⁺ + 7H₂O

　　قياس الألوانبعد الهضم ، رد فعل السائل يتحول من اللون البرتقالي ( CR ⁶ ⁺ ) إلى اللون الأخضر ( CR ⁺ ⁺ ) . في600 نانومترالطول الموجي ، الامتصاصية تقاس الإجار .

　　حساب قيمة سمك القدسمك القد تركيز العينة يمكن حسابها عن طريق قياس كمية من الامتصاصية ، مقارنة مع منحنى العمل التي رسمها كود حل القياسية . ما تبقى من unreactive كرومات البوتاسيوم يمكن قياسها بدقة من قبل المعايرة أو Coulometric الأسلوب .

　　مميزاتس

　　مزايادقة عالية ، وحسن العلاقة مع المعايير الوطنية ، هو طريقة التحكيم .

　　عيبس

　　التلوث الثانوياستخدام كمية كبيرة من المواد الكيميائية السامة والضارة ( ثاني كرومات البوتاسيوم ، كبريتات الزئبق ، كبريتات الفضة ) لإنتاج النفايات السائلة التي تحتوي على المعادن الثقيلة ، وارتفاع تكلفة العلاج .

　　ارتفاع تكلفة التشغيلاستهلاك الكواشف .

　　المخاطر الأمنيةارتفاع في درجة الحرارة وارتفاع الضغط الهضم ، هناك مخاطر السلامة .

　　لا يمكن قياس تركيز منخفضالمياه السطحية النظيفة ، وانخفاض كفاءة الأكسدة ، خطأ كبير .

　　امتصاص الأشعة فوق البنفسجية

هذا الأسلوب يستخدم مبدأ أن معظم المركبات العضوية لها خصائص امتصاص الأشعة فوق البنفسجية في المنطقة ( uvc 200-280nm ) و يعكس محتوى المواد العضوية بشكل غير مباشر من خلال قياس الامتصاصية في 254nm . . . . . . .

　　مبدأ العملس

　　الأشعة فوق البنفسجية مصدر الضوءجهاز تنبعث الأشعة فوق البنفسجية مع طول موجي معين ( عادة 254nm ) .

　　تداول داخليعينة من المياه المتدفقة من خلال تدفق مستمر من الكوارتز بركة .

　　قياس الامتصاصيةضوء الأشعة فوق البنفسجية يمر من خلال عينة من المياه التي يتم امتصاصها من قبل المواد العضوية . photodetector يقيس شدة الضوء المنقولة ، ويحسب نسبة إلى شدة الضوء الساقط ، ويحصل على قيمة الامتصاصية .

　　حساب وتصحيححسب قانون لامبرت بيل ، الامتصاصية تتناسب طرديا مع تركيز المواد العضوية في عينات المياه في طائفة معينة . سمك القد قيمة يمكن قراءتها مباشرة من خلال إنشاء منحنى المعايرة الامتصاصية وسمك القد التركيز . من أجل القضاء على التعكر وغيرها من العوامل التي تدخل عادة ما تضاف546 نانومترأو غيرها من الضوء المرئي للكشف عن التعكر التعويض .

　　مميزاتس

　　مزاياس

　　قوية في الوقت الحقيقيلا حاجة الكواشف الكيميائية و عملية الهضم ، زمن الاستجابة يمكن أن تصل إلى مستوى ثانية ، حقا تحقيق الرصد المستمر .

　　حماية البيئة الخضراءلا تلوث الثانوي ، وانخفاض تكلفة التشغيل .

　　صيانة بسيطةلا معقدة الهضم وحدة كاشف الأنابيب ، وموثوقية عالية .

　　عيبس

　　دقة محدودةيمكن أن تعكس فقط امتصاص الأشعة فوق البنفسجية من المواد العضوية ، لا يمكن أكسدة جميع المواد العضوية ( مثل سلسلة مستقيمة من الألكانات ، حمض السلفونيك البنزين ، وما إلى ذلك ) ، والمواد غير العضوية ( مثل النترات ، التعكر ) سوف تتداخل .

　　لا يمكن أن تكون البيانات القانونيةتستخدم عادةرصد الاتجاهات والإنذار المبكرالقيمة المطلقة يجب معايرة والتحقق من الطريقة القياسية .

　　البحث عن تطبيق التكنولوجيا

　　1 - نظام الرصد الآلي لمصادر التلوث

　　نقطة التطبيق: مفتاح وحدة تصريف مياه الصرف الصحي منفذ .

　　اختيار التكنولوجياسكرومات البوتاسيوم طريقةأساسا . بسبب موقعها القانوني الواضح ، بيانات دقيقة وموثوق بها ، يمكن أن تكون بمثابة أساس مباشر لإنفاذ القانون البيئي و رسوم الصرف الصحي . على الرغم من ارتفاع تكاليف التشغيل ، فإنه من الضروري فقط من أجل الإشراف .

　　2 - نظام الرصد الآلي للمياه السطحية ونوعية البيئة

　　نقطة التطبيق: محطات أوتوماتيكية لنوعية المياه في الأنهار والبحيرات والخزانات .

　　اختيار التكنولوجياسطريقة امتصاص الأشعة فوق البنفسجيةهو القوة الرئيسية .

　　سببسمك القد تركيز المياه السطحية منخفضة نسبيا ، ثاني كرومات البوتاسيوم الأكسدة ليست كاملة ، خطأ كبير . الأشعة فوق البنفسجية يمكن أن تعكس اتجاه التلوث العضوي في المياه بسرعة وبشكل مستمر ، ويمكن أن توفر الإنذار المبكر عن الطحالب اندلاع حوادث التلوث المفاجئة ( مثل سرقة الصناعية التفريغ ) .

　　ممارسةتستخدم عادة "في الوقت الحقيقي رصد الأشعة فوق البنفسجية + مختبر القياسية الوطنية طريقة الفحص الدوري" النموذج ، مع مراعاة التوقيت والدقة .

　　3 - مراقبة عملية معالجة مياه الصرف الصحي

　　نقطة التطبيق: مدخل المياه ، خزان التهوية ، مخرج المياه من مفاعل حيوي في محطة معالجة مياه الصرف الصحي .

　　اختيار التكنولوجياسطريقة امتصاص الأشعة فوق البنفسجيةوكرومات البوتاسيوم طريقةجميع التطبيقات .

　　UV法تستخدمفي الوقت الحقيقي مراقبة العمليةيمكن للمشغلين بسرعة ضبط البارامترات الرئيسية مثل كمية الهواء تهوية الحمأة تدفق العودة ، وتحسين البيئة الميكروبية تدهور وتحقيق توفير الطاقة وخفض الاستهلاك .

　　كرومات البوتاسيوم طريقة: تستخدم في نوعية المياه المتدفقةعالية الدقة معيار التقييمضمان بيانات الانبعاثات النهائية .

　　4 - تطبيقات ناشئة أخرى

　　مجموع المبلغ المحاسبة وإدارة تصاريح تصريف الملوثاتجنبا إلى جنب مع تدفق متر البيانات ، بيانات الرصد التلقائي سمك القد هو أساس المحاسبة عن مجموع تصريف الملوثات في المؤسسة .

　　ذكي نظام المياه و نهركما عقدة رئيسية من إنترنت الأشياء الاستشعار عن بعد طبقة ، فإنه يوفر كمية كبيرة من البيانات في الوقت الحقيقي من أجل إنشاء نموذج البيئة المائية وحوض نهر نظام دعم القرار .

　　رابعاً - التحديات التقنية واتجاهات التنمية

　　1 - التحديات الراهنة

　　تخضير كرومات البوتاسيومكيفية الحد من جرعة من الكواشف السامة ، وتطوير بدائل مؤكسدة منخفضة السمية ( مثل الأوزون ، فوق كبريتات ) هي مهمة البحث الاتجاه .

　　توحيد وتحسين دقة طريقة الأشعة فوق البنفسجيةتحسين طريقة المعايرة والتدخل تصحيح النموذج المطلوب لتحسين تطبيقها في مختلف المسطحات المائية .

　　أداة الموثوقيةالتسامح والاستقرار على المدى الطويل من عينات المياه المعقدة ( ارتفاع الملح ، وارتفاع النفط ، وارتفاع المواد العالقة ) لا تزال موضع اختبار .

　　2 - الاتجاهات المستقبلية

　　الذكاء و الشبكاتالتكامل مع منظمة العفو الدولية الخوارزمية ، خطأ التشخيص الذاتي ، ذكي البيانات ومراجعة الحسابات ، قيمة غير طبيعية التلقائي وسم بعد تشغيل وصيانة تتحقق .

　　التصغير و البنيويةتطوير مصغرة محمولة للكشف عن الموقع لتلبية احتياجات الرصد في حالات الطوارئ والرصد الموزعة .

　　متعددة المعلمة التكاملسمك القد ، الأمونيا النيتروجين ، مجموع الفوسفور ، النيتروجين الكلي pH、 الأكسجين المذاب وغيرها من أجهزة الاستشعار المتكاملة ، وتقاسم العينات ونظام المعالجة ، وخفض التكاليف ، وتوفير صورة أكثر شمولا من نوعية المياه .

　　تكنولوجيا الاستشعار الجديدةنبذة مختصرة : تقنية جديدة للكشف عن سمك القد دون كاشف أو كاشف الصغيرة على أساس مبادئ الاستشعار ، مضان ، رامان الطيفي هو بحث .

　　الاستنتاج

سمك القد التلقائي محلل نوعية المياه هي التكنولوجيا الأساسية معدات المياه وإدارة البيئة . ثاني كرومات البوتاسيوم الهضم الطيفي يلعب دورا هاما في مجال رصد مصادر التلوث بسبب دقتها ، في حين أن امتصاص الأشعة فوق البنفسجية القانون يلعب دورا لا غنى عنه في مجال المياه السطحية ومراقبة العملية بسبب السرعة و الأخضر التفوق . مستقبل التنمية التكنولوجية لن تقتصر على دقة قياس مؤشر واحد ، ولكنأكثر ذكاء ، أكثر صديقة للبيئة ، أكثر شمولا وأكثر تكاملامن أجل توفير المزيد من الدعم التقني القوي للفوز في معركة الدفاع عن المياه الزرقاء .