在線水質分析儀器

　　在中國，主要的水質在線分析儀器市場包括工業水處理過程監控.市政自來水和污水處理.與歐美、日本等主要發達國家相比，環境自動監測起步較晚。

　　在線水質分析儀器是一種專門的在線自動分析儀器，通過實時實時分析儀器.現場操作可實現從水樣采集到數據輸出的快速分析，無需手動操作；許多結構復雜的在線水質分析儀器都有自動診斷.自動校準.自動清洗.為了保證分析結果的可靠性和儀器的長期無故障運行，故障報警等功能。

　　目前，在線水質分析儀器有兩種不同的結構和形式：“在線分析傳感器和更復雜的自動分析設備或設備”。按照國際標準化組織(ISO)代號ISO15839標準定義的水質-在線傳感器/分析設備的規范和性能檢驗：“傳感器/設備在線分析(on-linesensor/analyzingequipment)，它是一種自動測量設備，可以連續(或給定頻率)輸出與溶液中測量的一個或多個被測物體的值成比例的信號?！?/p>

　　全球環境保護.隨著水資源的可持續利用和水安全的日益重要，在線水質分析儀器及其應用技術作為獲取水質信息的源頭技術，獲得了巨大的發展機遇，以滿足世界各國日益嚴格的環保法規要求和水處理行業市場不斷發展的需求。

　　同時，計算機科學.分析化學.材料科學等相關科學技術的進步也為在線水質分析儀器技術的發展提供了可靠的技術支持。國際水協會(IWA)前身國際水污染研究協會(IAWPR)組織主題自1973年開始ICA(Instrumentation-儀表，Control-控制andAutomation-自動化專題會議，專門推廣和研究在線水質分析儀器和過程控制在水處理領域的應用。

　　最近，世界衛生組織(WHO)在其發布的《再生飲用水再利用：安全飲用水生產指南》中，指出需要在再生飲用水再利用系統全過程的關鍵控制點進行運行監控，并建議盡可能使用在線監控儀器進行實時數據監控和記錄。在技術進步和法律法規的推動下，越來越多的在線水質分析儀器被應用于環境監測.廢水排放監測及各種水處理工藝的過程控制系統。

　　在中國，隨著改革開放40年來經濟的快速發展，無論是在城市化過程中建設大量的水廠和污水處理廠，還是在工業化過程中建設各種火電廠.石油化工廠.大型冶金企業.食品釀造廠等高耗水工業企業的建設為在線水質分析儀器提供了巨大的市場空間。在此基礎上，我國在線水質分析儀器行業獲得了前所未有的增長機遇，我國在線水質分析儀器技術取得了顯著的發展和巨大的進步，在線水質分析儀器的可靠性得到了市場和權威機構的廣泛認可。

　　隨著政府和公眾對水環境保護和飲用水安全的高度重視，以及政府不斷增加的巨額環保資金，特別是在中國特色“監控模式以自動監控為主，輔以手動監控”在環境監測技術路線的框架下，中國已逐步發展成為世界上最大的地表水水質自動監測和廢水污染源自動排放監測領域的單一市場。

　　2001年6月4日，中國環境保護部門發布并實施HBC6-2001《環保產品鑒定技術要求化學需氧量(CODCr)水質在線自動監測行業標準是我國第一個用于廢水污染源排放自動監測的在線水質分析儀器標準。未來幾年，各相關政府部門也一些在線水質分析儀器的國家和行業標準。標準的發布和實施，加上在線水質分析儀器在實際水質監測中的成功應用，有效地促進了我國在線水質分析儀器市場的發展和技術進步。

　　隨著中國環保事業和環保市場的不斷發展，國務院辦公廳于2015年7月發布了《生態環境監測網絡建設方案》，提出了如“到2020年，全國生態環境監測網絡將基本實現環境質量.重點污染源.全面覆蓋生態狀態監測，各級各類監測數據系統互聯共享，監測、預測和預警預警.信息能力和保障水平顯著提高，監控協調聯動，初步完成陸海協調.天地一體.上下協同.生態環境監測網絡的信息共享，使生態環境監測能力符合生態文明建設的要求?！狈桨敢惨竽繕恕巴晟浦攸c污染物排放單位的自動污染排放監測和異常報警機制，改善污染物排放過多的機制.信息跟蹤在線監控設備運行和重要核設施流出異常.捕獲和報警能力，企業排污狀況智能監測水平”。

　　正式實施于2018年1月1日“中華人民共和國環境保護稅法”第十條還明確規定了應稅污染物的計算方法，“納稅人按照國家規定和監測規范安裝和使用污染物自動監測設備的，按照污染物自動監測數據計算”在線分析儀器的位置是通過法律規定的形式進一步確定的。

　　在線水質分析儀器檢測技術簡介

　　在線水質分析儀器技術發展

　　長期以來，在線水質分析儀器技術一直沿著在線分析儀器研發制造技術和在線水質分析儀器應用技術發展。

　　根據ISO在線水質分析儀器有兩種形式：在線分析傳感器和更復雜的自動分析設備或設備。

　　第一代在線水質分析儀器通常使用在線分析傳感器+當顯示控制器的形式出現時，儀器的結構通常相對簡單。水質指標的數據是通過傳感器直接接觸被測水樣獲得的?？蓽y量的初始水質指標主要是一些簡單的物理指標和組成指標，如水溫.電導率.PH.ORP.溶解氧等；其次是濁度；.具有光學原理的傳感器，如懸浮物濃度；隨著電化學分析技術的發展，氟離子.銨離子.采用電極法原理的在線水質分析傳感器，如硝酸鹽，也開始進入市場。由于傳感器與水樣直接接觸，在實驗室人工分析過程中，無法對樣品中的干擾物質進行預處理和去除，面對復雜的水樣(高溫.高壓.含油.硫化物.重金屬.懸浮物.高鹽度.腐蝕性氣體和其他雜質的適用性非常有限。最初的測量對象主要是地表水.飲用水.水質相對簡單的水體，如市政污水和工業純水。

　　為了解決傳感器測量復雜水樣的適用性問題，隨著自動控制技術的采用，一些復雜的在線水質分析儀器——水質自動分析設備或裝置開始出現:儀器通過控制一整套設備或裝置的自動運行，完成了以往實驗室手工分析的步驟，如過濾.加熱.加顯色劑.混合.測量等。；此外，為了確保長期連續運行的準確性，需要定期自動校準儀器和定期手動維護。這種在線水質分析儀器結構復雜，主要用于水質成分指標(TOC.SiO2.總磷.總氮.重金屬等。)和綜合評價水質指標(COD.堿度.硬度.生物毒性等)。

　　隨著現代科學技術的發展，特別是分析化學.材料科學.包括計算機技術和通信技術在內的電子科學.包括自動控制技術在內的系統工程自動化技術的發展，加上水質科學本身的發展和進步，共同從以下幾個維度推動了在線水質分析儀器技術的發展。

　　首先，在測量原理方面，除了傳統的電化學.光學.光電比色原理，激光誘導擊穿光譜.混合多光譜分析.X射線熒光分析.三維熒光光譜.在線水質分析儀器采用生物技術等新的測量原理；同時，流動注射分析技術的發展和應用大大縮短了儀器分析時間，增強了在線分析技術的實時性優勢。

　　其次，提出了水質科學的發展“替代參數”這一概念為在線水質分析儀器的開發和應用開辟了新的空間。水質替代參數是指一種特定的水質參數，可以全面反映某一類水體的水污染或水處理過程中一些無法在線監測的情況，實驗室分析對水質參數的變化也非常繁瑣。目前，對于飲用水質量的安全性，綜合指標反映了某些特定成分的總量和變化UV254是目前非常重要的水質替代參數，可以通過UV其他與水中有機物污染與水中有機污染有關的其他參數(例如，COD.BOD.TOC信息等。因為它能實時反映水質的變化，所以測量“替代參數”在線水質分析儀器在水處理工藝控制中具有非常重要的價值。其他重要的在線水質替代參數分析儀器包括：濁度.顆粒物.SDI(污染指數)等。

　　第三，隨著材料科學的發展，在線水質分析儀器傳感器的環境適應性也有了很大的提高，表現為:采用高溫材料使傳感器的最高工作溫度范圍不斷提高；傳感器材料是惰性材料，可以承受水中的硫化氫.硫化物.高鹽.重金屬.核電廠采用油污探針，能承受高強度核輻射的溶解氧和溶解氫探針；鈦合金材料，可長期應用于海洋監測傳感器等。

　　此外，與所有儀器產品一樣，電子行業的最新技術也采用了在線水質分析儀器中執行數據處理和通信功能的硬件和軟件。與原始模擬電路相比，數字電路的設計相對簡單.自動化程度高，對設計師經驗水平的要求略低。數字電路技術的采用和普及大大降低了儀器設計和批量生產的成本，大大提高了儀器的可靠性。

　　目前，在線水質分析儀器的控制器一般都有自動操作.統計.圖形顯示.數據處理功能，如趨勢分析；同時，儀器通常具有自動診斷功能；.故障報警功能，方便儀器操作和維護人員及時發現和解決儀器問題；儀器制造商使用通用控制器已成為一個共識，同一型號的控制器可以連接到數十個傳感器，從而給儀器制造商和用戶帶來好處：儀器制造商可以實現大規模生產；通用控制器降低了儀器技術服務的復雜性，它還降低了儀器制造商的服務成本；在線分析儀器用戶的好處也很明顯：在確保水處理生產正常運行的同時，可以降低水質分析儀器備件的庫存壓力；通用控制器還可以減少操作人員的學習時間，更快、更熟練地掌握儀器的使用和維護，提高生產效率；同時，通用控制器可以自動識別新的數字傳感器“即插即用”安裝維修人員的勞動強度大大降低。

　　在通信和數據傳輸方面，RS232.RS485以及Profibus.Modbus現場總線技術和TCP/IP為實現水質監測數據的實時傳輸和水處理過程的自動控制提供了支持。

　　最后，標準化進一步支持在線水質分析儀器技術和行業的發展。國際標準化組織(ISO)2003年制定的代碼是ISO15839-2003標準《水質在線傳感器/分析設備-水質規范與性能測試》定義了在線水質分析儀器的性能特征，建立了評價和測量性能特征參數的測試程序，這是在線水質分析儀器研發的通用標準.生產和驗收提供了一個基礎。自21世紀以來的十多年里，中國還發布了大量關于在線水質分析儀器的國家標準和一系列行業標準。這些標準的發布和實施為在線水質分析儀器的應用和開發提供了可靠的技術保證。