[實用新型]一種基于特征變量的污水總磷測量裝置

有效

• 申請號: 201420034624.0
• 申請日: 2014-01-20
• 公開（公告）號: CN203772781U
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 喬俊飛;李瑞祥;武利;張一馳;韓紅桂;劉昌芬
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本實用新型屬于污水處理領域，可應用在工業污水和城市生活污水處理中，用于對關鍵水質參數TP(Total?Phosphorus，總磷)在線檢測。

背景技術

污水處理過程是包含復雜生化的反應過程，具有很強的動態非線性、強干擾性、不確定性和噪聲，而且其中很多水質參數之間都含有耦合關系，因而對于污水水質關鍵參數實時測量帶來很多的不便性，而且對于污水處理過程模型的建立異常困難。

目前軟測量建模方法很多，根據人們對過程的認識程度可分為基于機理的傳統建模方法、基于數據驅動的建模方法以及機理和數據驅動相結合的混合建模方法。結合污水處理過程，傳統的數學模型以國際水污染控制協會廢水生物處理設計與運行數學模型課題組提出的ASM系列模型為代表，這些模型中許多定量關系由經驗得到的，未知參數多，不確定參數在不同的環境呈現不確定變化。基于人工智能的建模方法，對于污水處理關鍵水質參數能夠有效地檢測以及預測，智能建模主要包括神經網絡建模，神經網絡建模的方法主要有：模糊神經網絡建模、遞歸神經網絡建模、BP神經網絡建模、RBF徑向基神經網絡建模等。

通過國家出水標準，TP是表征污水水質的關鍵參數之一。TP是藻類生長需要的關鍵性元素，過量磷的攝取會造成水體污穢異臭，促使湖泊發生富營養化以及海灣出現赤潮的最主要原因，故TP長期以來作為一項環境監測指標被廣泛使用。在TP的測量過程中，室溫下靜置15min，使用光程為30mm比色皿，在700nm波長下，以水作做對比，測定吸光度，扣除空白試驗的吸光后，從工作曲線上查得磷的含量。目前主要采用鉬酸銨分光光度法、微波消解法、高碘酸鉀分光光度法、磷鉬藍分光光度法等。

總磷是水樣經消解后將各種形態的磷轉變成正磷酸鹽后測定的結果，以每升水樣含磷毫克數計量。總磷的含量以C(mg/L)表示，按下式進行計算：

C=mv]]>

式中：m-----試樣測得含磷量，μg；

V------測定用試樣體積，mL。

鉬酸銨分光光度法是符合國家標準的測定水質總磷的方法，其測定方法是在酸性條件下，砷、鉻、硫干擾的情況下進行試驗測定。通過使用硫酸鉀(或硝酸-高氯酸)為氧化劑，將沒有經過過濾的水樣進行消解，使得含磷全部氧化為正磷酸鹽。通過正磷酸鹽與鉬酸銨在酸性介質中反應，在銻鹽存在的條件下生成磷鉬雜多酸后，立即被抗血酸進行還原，生成絡合物，通過測定器吸光度，即可測定水樣中的總磷含量。

微波消解法的原理是采用過硫酸鉀再使用高頻電磁波穿透容器作用在水樣，產生劇烈振動、摩擦并吸收微波能，使其能夠迅速升溫達到快速消解的目的。將標準磷溶液聚于四氟乙烯密封消解罐中，加入適量的過硫酸鉀使溶液均勻混合，最終在XT-Ⅲ壓力自控密閉微波消解儀中消解。待磷標準溶液消解后，在消解液中加入抗壞血酸溶液，待一定時間后，加入鉬酸鹽溶液進行充分混合，將混合好的溶液放入比色皿中。在700nm波長下，以水代替溶液試樣，加入與測定時相同體積的顯色劑對比。扣除空白實驗的吸光度，從工作曲線上查得磷的含磷。其缺點在于測取時間較長，過程較繁瑣，測定的精度還有待提高。

高碘酸鉀分光光度法原理是在中心介質中，加入試劑，在高溫條件下促使試樣消解。將水樣中所含磷全部氧化為正磷酸鹽。在酸性介質中，正磷酸鹽與試劑發生反應，生成絡合物，通過測定吸光度來最終測取總磷含量。該方法樣品需要在高溫、高壓容器中進行消解，檢測過程復雜，耗時耗能，并且存在較大的污水二次污染問題。

磷鉬藍分光光度法原理是采用甲苯萃取水樣中單質磷，用溴酸鉀-溴化鉀溶液和高氯酸將單質磷氧化為正磷酸鹽，再用氯化亞錫還原鉬藍分光光度法測定其含磷量。這一方法對于單質磷的同素異形體很難進行萃取，而且在測定過程中溴酸鉀-溴化鉀溶液等強氧化性會使得有機磷氧化為正磷酸鹽，測定過程中存在過多干擾，靈敏度也相對較低。

隨著國家對環境治理的投入不斷加大，對水資源可再生利用和出水水質的要求的提高，污水處理廠為了更好地提高精度并節省成本和實現更好的出水水質，必須在污水處理過程中加入更多的控制量，采用更加智能的方法解決污水處理工藝中的各種問題。為達到以上目的，及時獲得污水處理系統當中重要的過程參數及水質參數是十分關鍵的。