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在線水質(zhì)分析儀的應(yīng)用領(lǐng)域以及發(fā)展趨勢

[2019/8/7]

在線水質(zhì)分析儀的應(yīng)用領(lǐng)域以及發(fā)展趨勢

 

中國是全球最大的水質(zhì)分析儀器市場之一，預(yù)計(jì)未來5年內(nèi)，中國水質(zhì)分析儀器市場增長速度驚人，2018年該市場將超過5.5億美元。這一巨大的市場來自于中國愈加嚴(yán)格的政策法規(guī)，國控和地方控制的污染源排放口自動(dòng)監(jiān)測以及分布在各地的江河湖泊的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測站，為水質(zhì)分析儀器市場提供了大量的應(yīng)用機(jī)會(huì)。同時(shí)，作為工業(yè)大國，工業(yè)的發(fā)展也為現(xiàn)在水質(zhì)分析儀器帶來了機(jī)遇。

 

在線水質(zhì)分析儀器

 

監(jiān)測型主要用于單純的水質(zhì)監(jiān)測，以判斷水質(zhì)是否達(dá)到法規(guī)的要求，以及環(huán)境水質(zhì)和飲用水質(zhì)的預(yù)警。水質(zhì)參數(shù)主要是COD、氨氮、總磷、總氮和重金屬等。同時(shí)對于數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度要求更高。過程型水質(zhì)監(jiān)測儀器主要用于水處理工藝或者用水過程中的水質(zhì)監(jiān)測，所測量的水質(zhì)參數(shù)參與過程控制，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化水處理工藝，提升水處理效率的目的。過程型在線水質(zhì)監(jiān)測儀對于儀器的可靠性和穩(wěn)定性要求更高，它要求儀器能夠可靠的反映水質(zhì)變化趨勢，為水處理過程控制提供依據(jù)。另外，對過程型分析儀器響應(yīng)時(shí)間的要求也明顯高于監(jiān)測型儀器。

 

過程型水質(zhì)分析儀器的6個(gè)典型應(yīng)用領(lǐng)域

 

目前，在我國過程型在線水質(zhì)分析儀的典型應(yīng)用有：石油化工行業(yè)，在線TOC分析儀已經(jīng)成為凝結(jié)水回用所采用的標(biāo)準(zhǔn)配置；在自來水行業(yè)，采用氯及氯胺工藝的水廠采用在線消毒劑分析儀，如余氯、氯胺分析儀，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)省水處理化學(xué)品，降低運(yùn)行費(fèi)用。制藥工業(yè)，在線TOC分析儀的使用也成為了制藥用水有機(jī)雜質(zhì)監(jiān)測和控制的重要手段；在市政污水處理行業(yè)及水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)，溶解氧的在線監(jiān)測降低了能耗和運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)保證了水質(zhì)的達(dá)標(biāo)；目前營養(yǎng)鹽在線分析儀器也逐步開始應(yīng)用，以幫助污水處理廠實(shí)現(xiàn)除磷脫氯工藝的優(yōu)化控制，提升污水排放標(biāo)準(zhǔn)；另外還有在線硬度、在線鈉離子分析儀用于優(yōu)化鍋爐的進(jìn)水處理工藝。

 

目前國內(nèi)在線水質(zhì)分析儀的主要問題

 

中國在線水質(zhì)分析儀器市場發(fā)展迅速，政府的巨大投入使得監(jiān)測型在線水質(zhì)分析儀器得到了快速的發(fā)展。過程型在線水質(zhì)分析儀器開始大量采用，為水工業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)、水處理工藝優(yōu)化控制、降低能耗提供技術(shù)支撐。但目前也存在不少問題，如：在線水質(zhì)分析儀目前主要采用傳統(tǒng)分析原理，新測量原理應(yīng)用較少，監(jiān)測型儀器所獲得的數(shù)據(jù)是各自獨(dú)立的，關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)；基礎(chǔ)水質(zhì)數(shù)據(jù)庫的建立剛剛起步，數(shù)據(jù)的后處理和分析缺失，使得數(shù)據(jù)的價(jià)值沒有得到充分體現(xiàn)，無法為水環(huán)境預(yù)測預(yù)警提供支持。單純的依靠監(jiān)測型分析技術(shù)，對數(shù)據(jù)造假缺乏更有效的手段，在線水質(zhì)分析儀器的價(jià)值沒有得到充分的體現(xiàn)。

 

在線水質(zhì)分析儀發(fā)展動(dòng)力

 

新測量原理、新材料、新算法等的出現(xiàn)也推動(dòng)者水質(zhì)分析儀器的發(fā)展。如新的測量原理：LIBS(激光誘導(dǎo)擊穿光譜)、HMA(混合多光譜分析)、MWDXRF(單波長色散X射線熒光分析)，生物技術(shù)等逐漸被在線水質(zhì)分析儀器采用，因而將出現(xiàn)更多能夠?qū)崿F(xiàn)在線分析的水質(zhì)參數(shù)。石墨烯、納米材料、生物芯片等新材料也為新測量原理在線水質(zhì)分析儀器的應(yīng)用提供了物質(zhì)支撐。化學(xué)計(jì)量學(xué)將會(huì)在水質(zhì)分析中得到越來越多的應(yīng)用；各種新算法及水質(zhì)模型的出現(xiàn)，也將提升各種新型在線水質(zhì)分析儀器的功能及完善數(shù)據(jù)后處理，提供更多的有價(jià)值的水質(zhì)信息和數(shù)據(jù)。

 

在線水質(zhì)分析儀的發(fā)展趨勢

 

關(guān)于水質(zhì)分析儀器未來的發(fā)展，智能化將成為在線水質(zhì)分析儀控制器的主流，將具有網(wǎng)絡(luò)功能，具有更多人機(jī)互動(dòng)方式，如手勢、語音控制；通過云計(jì)算可實(shí)現(xiàn)儀器間數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)再處理。

 

其傳感器將主要朝小型化、低成本化發(fā)展，將可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)直接傳輸，更多的水質(zhì)參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測。軟件方面，除了儀器本身的控制軟件和數(shù)據(jù)分析軟件，各種通訊、數(shù)據(jù)分析及處理的應(yīng)用軟件出現(xiàn)，水質(zhì)識(shí)別軟件將成為現(xiàn)實(shí)。

 

此外，在線水質(zhì)分析儀器將具有自學(xué)習(xí)和自我管理、自適應(yīng)功能，能夠根據(jù)環(huán)境和操作者的變化，以及儀器自身狀態(tài)做出主動(dòng)調(diào)整或預(yù)警；儀器能夠記錄和提醒各種使用維護(hù)信息，引導(dǎo)儀器使用人員做好儀器主動(dòng)維護(hù)、備品備件管理以及儀器使用壽命預(yù)測等工作，提高工作效率。

 

軟件和數(shù)據(jù)處理技術(shù)也將是在線水質(zhì)分析儀器的重要組成部分。隨著，大數(shù)據(jù)技術(shù)和云計(jì)算的出現(xiàn)，將改變以前分布在不同部門、不同個(gè)體的數(shù)據(jù)管理和信息的使用方式；來自于在線水質(zhì)分析儀器的大量數(shù)據(jù)可以迅速得到處理和分析，建立區(qū)域或流域水質(zhì)基線，建立目標(biāo)地區(qū)的水質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫；構(gòu)建以水質(zhì)預(yù)測以及安全預(yù)警為目的的算法和數(shù)學(xué)模型，指導(dǎo)政府水務(wù)管理和人們的用水行為。

 

移動(dòng)分析作為一種“非連續(xù)實(shí)時(shí)分析技術(shù)”，在未來將成為傳統(tǒng)在線水質(zhì)分析技術(shù)的補(bǔ)充和發(fā)展。移動(dòng)水質(zhì)分析設(shè)備包括便攜式分析儀器和預(yù)制試劑。在儀器小型化的基礎(chǔ)上，移動(dòng)水質(zhì)分析設(shè)備還會(huì)增加無線通訊以及GPS等功能，各種數(shù)據(jù)處理分析及傳輸?shù)腁PP會(huì)大量出現(xiàn)，為大數(shù)據(jù)處理中心提供更多的數(shù)據(jù)信息，F(xiàn)有的移動(dòng)終端會(huì)增加水質(zhì)分析功能，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)水質(zhì)分析技術(shù)的民用化。

 

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的普及和云計(jì)算的出現(xiàn)，使得移動(dòng)水質(zhì)分析的數(shù)據(jù)共享成為現(xiàn)實(shí)；在適當(dāng)?shù)囊苿?dòng)載體支持下，可以獲得區(qū)域范圍內(nèi)大量的實(shí)時(shí)水質(zhì)數(shù)據(jù)；移動(dòng)分析可以比傳統(tǒng)固定式在線分析提供成本更低、覆蓋范圍更廣、信息量更大的數(shù)據(jù)。

 

由于大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的出現(xiàn)，能夠由非專業(yè)分析人員提供非傳統(tǒng)意義的水質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)，對水質(zhì)綜合評估會(huì)變得越來越有價(jià)值。

 

為了保護(hù)水環(huán)境，必須加強(qiáng)對污水排放的監(jiān)測，水質(zhì)在線分析儀是用來監(jiān)測監(jiān)測質(zhì)量變化的專業(yè)儀器，該儀器可以監(jiān)測水體溶解氧、濁度、pH值、電導(dǎo)率、水溫等參數(shù)。在環(huán)境保護(hù)、水質(zhì)的檢測和水資源保護(hù)中起到了重要的作用。

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