NHN-4200氨氮监测仪在泸天化废水排放监测中的应用及改进

摘要 该文从泸天化原废水排放监测仪存在的问题入手，分析比较新NHN-4200氨氮监测仪的优越性，并就新NHN-4200氨氮监测仪在实际应用中存在的问题提出行之有效的技改方案，且用实践验证技改效果。

关键词 ： 氨氮仪 集液器过滤膜变送器预处理系统

中图分类号：X703文献标识码： A 文章编号：

前言

环境保护是化工行业最为突出的矛盾。泸天化本着对社会负责的态度，坚持可持续发展原则，贯彻执行国家环保总局《关于开展排放口规范化整治工作的通知》精神，配合四川省环保局关于新增废水排放中氨氮指标的在线监测要求，于2012年7月对13#废水总排放口氨氮监测仪进行升级改造。

改造选用NHN-4200氨氮监测仪作为公司13#废水总排放口氨氮值监测仪器。本文就该监测仪的使用和改进情况作详细介绍，为全国化工企业在环境保护方面提供可之借鉴的经验。

概述

应用

现状

测量周期

泸天化股份有限公司原13#总排放口水质监测使用原理为蒸馏滴定法的TB-A-2003氨氮在线监测仪，测量周期长（30分钟/周期），响应时间慢，监测数据滞后，无法满足废水排放的实时监控。完成规范规定的每月校准比对需时2个工作日，试剂耗用量大，维护时间长，影响正常检测工作。

校准稳定时间

用不同标准溶液进行交替校准时，测量数据需重复进行3个周期（30分钟/周期）才能稳定，从高浓度向低浓度转换过程尤为明显。

测量精度

用7组空白、量程校准液对仪器进行校对，仅4组零点校准点达规范要求，其余空白和量程均达不到规范规定的±10% 误差要求。工艺样水测量值小于3mg/l时，比对不合格率达到80%以上。

模拟输出

仪器无模拟信号输出功能，无法将实时监测数据传输到生产车间主控室DCS进行人工监控及应急处理。

维护

测量周期和校准稳定时间过大，使维护量增大。校准稳定时间的增加，试剂和标液用量随之增加，使维护成本增加。

更新

选型

为改变现状，使氨氮监测仪监测数据满足《中华人民共和国环境保护行业标准 HJ/T 101-2003 氨氮水质自动分析仪》技术要求，选用光度法测量原理——水杨酸次氯酸盐比色法(根据GB 7481-87标准)的 NHN-4200型氨氮监测仪替换使用原理为蒸馏滴定法的TB-A-2003。

运行原理

样品经预处理后，仪器的样品泵将样品输送至混合器中，试剂泵按设定的比率加入试剂，在亚硝基铁氰化钠存在下，铵与水杨酸盐和次氯酸离子反应生成蓝色化合物，在波长697nm具有最大吸收。样品对该波长的吸收强度同样品中氨氮的浓度成正比。另外，参比光（波长为880nm）的吸收被用来消除由于浊度、LED老化和污染而可能产生的干扰。光度计中温度控制为恒定，也保证反应的重现性，并使反应在短时间内完成。

测量周期

NHN-4200氨氮监测仪是一体式光度分析系统，常温下用直接比色法进行光度测量。测量周期短（5分钟/周期），响应速度快，试剂耗用量少，维护时间短；完成规范规定的每月校准比对仅需0.5个工作日，对废水排放的正常监测影响减少1.5个工作日。

测量精度

仪器测量精度高，最大测量误差为满量程的±2%。内置双波长自动浊度补偿。为解决氨氮监测仪对测量值小于3mg/l时测量精度无法满足规范要求的现状，仪器内置10个线性段，可根据测量值大小设置线性段长度。因公司废水排放中氨氮含量通常小于10 mg/l，为提高0~10 mg/l测量段精度，对该测量段作3段线性化处理。为克服漂移，仪器设有自动校准功能，自动校准间隔时间可根据漂移量大小确定。

模拟输出

仪器有两路模拟量输出信号。一路信号送入数采仪，以无线GPRS方式将数据传送至泸州市环保局；另一路信号送入尿素一控制室DCS系统供监控操作，并用作报表生成和打印。

试剂

反应试剂耗用量少，2×0.5 ml/次

维护

仪器设有自动清洗功能，清洁液为3%稀盐酸，自动清洗间隔时间可根据样水清洁程度确定。仪器维护量小，日常维护只需每月更换试剂1 （AM1）和试剂2 （AM2）。

存在问题及改进

经过半年运行，仪器虽然具有很多优点，但发现采样系统存在有待改进的地方。

集液器

存在问题

集液器容积130ml，样水设计为上进下出（见图1），每隔两小时样水通过采样系统蠕动泵以 10ml/min 的速度抽取至集液器储存备用，采样时间持续 5 分钟，每次采集量 25ml，多余的采样水由集液器溢流口排出。氨氮监测仪延迟采样系统 10 分钟工作，仪器分析所需样品采样量为 15ml/每次。由于样水进出量的不平衡，导致集液器内陈水较多，无法真实反应样水实时监测值，监测值滞后失真。同时由于陈水的存在，导致集液器中产生絮状微生物，污染光度计反应池室、测量管线，影响测量精度。

改进

为确保仪器从集液器采集样水的有效性，满足氨氮仪随时采集到实时样水，在集液器排放口处装了个正常状态下处于关闭，蠕动泵启动初期处于打开的电磁阀。其工作原理为：当采样蠕动泵带电启动的同时，电磁阀带电打开，集液器的陈水通过打开的电磁阀处进行排空。电磁阀打开时间的长短，根据采样系统样水采集速度的快慢由人工设定，通过延时继电器进行控制。

通过对采样过程的测试，蠕动泵启动2分钟即可将样水采样点至集液杯处管线中的陈水完全置换干净，为确保采集到的样水水源的有效性，确保管线置换2分钟，集液器冲洗1分钟，设置延时继电器工作时间3分钟。3分钟后延时继电器断开，由其控制的电磁阀失电关闭。蠕动泵采样工作时间设置为5分钟，前3分钟采集的样品用于置换清洗，后2分钟采集的样品储存在集液器内供分析仪使用。

过滤膜

NHN-4200 氨氮监测仪样品管线管径为φ3.2×1，对样水品质要求较高。而公司13#废水总排放口既有工业废水还含生活垃圾。为防止废水中的颗粒进入仪器管线造成堵塞，甚至造成仪器测量池室的损坏，在氨氮仪采样系统前增加了预处理装置（样品水过滤膜装置），过滤后的样水供氨氮仪分析使用。

存在的问题

NHN-4200 氨氮监测样水过滤装置选用平板膜过滤方式，平板滤膜占用的空间大，而实际能用的膜的面积很小。由于平板膜与样水接触面过大，因生活垃圾的存在，使0.15um的过滤膜经常堵塞，每天需人工办理受限空间作业票后，下到排放井里对过滤膜进行清洗。不仅维护量大，且影响监测仪的正常连续监测运行。

改进

为改变过滤膜经常堵塞，维护量大，影响监测仪正常运行的现状，采样过滤膜由单一过滤方式的平板膜改为由特殊高分子材料制成的A、B两个并联运行的圆柱形复合过滤膜。A、B两个并联运行的圆柱形复合过滤膜安置在同一个不锈钢容器中，组成样品预处理器，与控制器、样品输送管线一起组成样品预处理系统。样品预处理系统直接浸入到采样水中。

过滤膜 A 和过滤膜 B 有各自的采样管，采样管分别与控制器中的具有正反转功能的蠕动泵 A 和蠕动泵 B 的泵管相连。两个蠕动泵轮流交替工作；当任一蠕动泵启动运行，样品经相应滤膜的过滤，以 40ml/min 的速度抽取至集液器储存，供后续的水质在线分析仪分析使用。为保证检测水源的有效性，采样持续时间设为10分钟。为恢复因正转采样时造成膜内部出现真空状况，蠕动泵设置 5 秒反转时间，使凹陷的膜重新鼓胀，既减少了膜内部出现真空带来的阻力，也清除了滤膜表面上杂质。

为保证样品预处理系统可以连续不断地工作，控制器内部装有一直连续不断工作的空气压缩机（可以用仪表空气替换空气压缩机），产生的压缩空气经过两根空气传输管，被传送到A、B两个滤膜底部的排气孔处；当其中一个蠕动泵停止工作期间，吸附在相应滤膜表面上的悬浮颗粒被压缩空气从滤膜表面上清除掉，几乎不需对膜进行清洗，只需定期对样品预处理系统工作状态给予检查确认。

试剂

存在问题

显色剂AM1和催化剂AM2成本较高，保存有效期较短（3个月），使用过程中容易污染，一旦污染将影响测量精度。

改进

为节约成本、减少试剂中间周转环节，公司中心化验室对显色剂AM1和催化剂AM2试剂配方反复研究、试验，配制出满足仪器背景频率为6380 HZ、标定系数为 0.98 的显色剂AM1和催化剂AM2。

总结

NHN-4200氨氮监测仪测量周期短，能及时反应工艺排污指标；DCS信号接入实现了24小时实时自动监控废水排放情况。通过对采样系统存在问题的改进，并经过四个月的运行考核表明，该系统维护周期延长至一个月，维护量减少90%以上，仪器各项性能指标达到《中华人民共和国环境保护行业标准 HJ/T 101-2003氨氮水质自动分析仪》技术要求。