浅谈化工废水氨氮在线监测仪器的选型及运行维护

李振兴

摘要：近年来环境指标监测已经成为化工企业环保工作的重点。环境监测仪器是环境监测工作中最核心的设备，特别是在线分析监测仪器，直观快捷的监测到化工装置外排物的指标情况，指导化工企业快速做出合理调整，以满足总排口的环境硬性指标，达标排放。工业废水中氨氮的排放控制是一项基本的工作，控制水体中氨氮的排放总量可以有效的改善水质。本文通过对氨氮分析方法进行比较，加上本企业氨氮在线监测仪器的运行经验，对化工企业氨氮在线监测仪器的选型和运行维护进行了研究，希望能对企业的环保工作有所帮助。

关键词：环境指标；氨氮在线监测仪器；选型和运行维护

随着全球气候变化带来的国际课题——环境保护，国家越来越重视环境保护工作，给国有化工企业带来了不小的压力和挑战，企业在环保工作的投入也越来越大，但如何让这些投入更有效的为企业经济效益服务，成为每个化工企业都需要考虑的问题。本文通过研究化工废水中氨氮的检测方法入手，分析各种在线监测仪器的选型问题，提出现场使用和维护中存在的问题，并加以解决，提高企业氨氮在线监测仪器的利用率。

一、水体中氨氮的危害

水环境中存在过量的氨氮会造成多方面的有害影响：

1、由于NH4+-N的氧化，会造成水体中溶解氧浓度降低，导致水体发黑发臭，水质下降，对水生动植物的生存造成影响。

2、水中氮素含量太多会导致水体富营养化，进而造成一系列的严重后果。由于氮的存在，致使光合微生物（大多数为藻类）的数量增加，即水体发生富营养化现象。

3、水中的NO2--N和NO3--N对人和水生生物有较大的危害作用。长期饮用NO3--N含量超过10mg/L的水，会发生高铁血红蛋白症，当血液中高铁血红蛋白含量达到70mg/L，即发生窒息。

正因为如此，化工废水中氨氮的排放量要严格控制。

二、氮氮测量方法

氨氮国内的主要方法主要有：分光光度法、氨气敏电极法、蒸馏中和滴定法。

1、分光光度法

分光光度法分为水杨酸分光光度法，纳氏试剂分光光度法，两种原理相似，下面以纳氏试剂分光光度法为例进行研究。

1.1 测量原理

以游离态的氨或铵离子等形式存在的氨氮与纳氏试剂（碘化汞和碘化钾的碱性溶液）反应生成淡红棕色络合物，该络合物的吸光度与氨氮含量成正比，测量吸光度，求出氨氮含量。

1.2 特点

響应时间：慢，需等待显色反应完成后才能测试，一次测量至少需要30分钟。

干扰：易受样品色度、浊度干扰，且光度法易受周边环境温度、湿度等条件变化影响

进样要求：严格，以免污染光学元件。

废液危害：含汞废液，毒性较大，需安全存放和特殊处理。

2、氨气敏电极法

1.1 测量原理

在pH值大于11的环境下，铵根离子向氨转变，氨通过氨敏电极的疏水膜转移，造成氨敏电极的电动势的变化，仪器根据电动势的变化测量出氨氮的浓度。

1.2 特点

响应时间：测量时间快，但测量前必须进行自动校准，一次测量至少需要40分钟。

干扰：电极上的电极膜易受污染，更换频繁。

进样要求：严格，以免电极膜。

废液危害：不产生毒性较大的废液，较为安全。

3、蒸馏中和滴定法

1.1 测量原理

调节水样的 pH 值在 6.0～7.4，加入轻质氧化镁使呈微碱性，蒸馏释出的氨用硼酸溶液吸收。以甲基红-亚甲蓝为指示剂，用盐酸标准溶液滴定馏出液中的氨氮。

1.2 特点

响应时间：测量时间非常长，一般两个小时以上。

干扰：抗干扰能力强。

进样要求：适合实验室分析，要求苛刻。

三、氮氮在线监测仪的选型

由于国有企业一般采购设备时，在没有特殊原因的情况下，都首选国产的，所以以下全部考虑国产设备。

根据上述比较，可以看出采用蒸馏中和滴定法的氨氮监测仪适合在实验室内使用，机型较大，占用空间较大，用于分析较为重要的水样。外排水氨氮在线监测仪不适合采用这样的分析仪器。

而采用氨气敏电极法的在线监测仪，测量总时间较长，压缩了企业调整废水排放的时间，不利于达标排放；水样要求较高，杂物较多影响电极膜的寿命。同时虽说是国产设备，但往往其配件都是进口的，特别是电极配件，基本上都是进口的，氨气敏电极较为昂贵，电极膜更换频繁，费用也很高。最主要的是这种仪器故障最多的就是“校准无效”，由于校准不正常，导致误差极大，大到上千，小到为零，不仅频繁，而且排查故障原因也很困难，有吸不上水样或试剂的原因、有试剂过期或不准的原因、还有电极膜需更换的情况，更有电极故障的原因，排查起来费时费力费钱，给运行监测造成极大的麻烦。

最后来看一下采用分光光度法的在线监测仪，测量时间中规中矩，但比电极法的短；对水样要求一样严格，需要对进样进行处理，即进行预处理；校准周期可以选择，无需每次测量前进行校准，节省试剂；故障率较低，只要水样和试剂添加及时到位，很少出现故障，可长周期运行，节省维修时间和人力。但会产生有毒废液，需要严格管理，但一般的化工企业都会有自己的实验室，都会产生这样或那样的有毒有害液体，每年都会由专门的单位进行收集处理，可纳入全企业的管理范畴。

综上比较，从企业的经济运行来看，选型时考虑采用分光光度法的在线监测仪比较符合外排水在线监测工作。

三、分光光度法氮氮在线监测仪的运行维护

既然分光光度法氮氮在线监测仪比较适合用于化工企业外排废水的在线监测工作，那么如何让设备长周期精确的运行就需要相应的人员来解决了。

1、首先仪器运行需要良好的电源环境，电源电压不稳定、接地不良好会影响测量的精度，因此要配备稳压电源和定期测量接地电阻情况，来降低仪器的干扰。

2、然后为仪器提供一个适宜的环境温度，每台设备都有自身环境因素的要求，一定要按照说明书控制环境温度。

3、不要频繁的开关机，仪器不用时，最好处在待机状态下，避免开关机引起的较大电流冲击。

4、对仪器易损件做好配品配件计划，做到有备无患。

5、对操作人员要做好培训工作，接触试剂要使用防护器具，避免发生人身伤害事件。

6、定期检查采样管路，定期清理过滤器，保证水样符合测量要求。

7、根据各种试剂和标液的使用量和使用期限，及时配置和添加。

结语：

国有化工企业不但要追逐经济效益，还要承担社会责任，严格控制氨氮排放指标。本文讨论了氨氮在线监测仪的选型及维护，旨在帮助国有企业更好的完成氨氮排放监测管理工作。当然，为了进一步提升管理，节约成本，除了选择适合的测量仪器，企业还应考虑仪器的统一性，尽量使用同一家产品或同一类产品，便于使用和维护，也便于配品配件综合利用，更便于人员培训素质提升。