ELOX100分析仪在污水处理中的应用

锦化化工集团公司是国家大型化工企业，排放的污水量大，成分复杂，水质恶劣，为了确保企业 2000 年底污染物达标排放的实现，公司从 1999 年 3 月份开始总投资达 5000 万元，对原污水处理场进行改造，增加了许多在线监测措施，其中包括污水 COD （ Chemical Oxygen Demand ）的在线分析 ELOX100 在线分析仪。

1. ELOX100 的安装及主要特点

锦化化工集团公司污水处理采用的是活性污泥与生物膜法串接工艺处理方法，主要工序处理流程如图 1 所示。

图 1 污水处理工序流程图

引来的各种污水*入格栅池，滤掉各种漂浮的固体杂物，然后由地下污水提升泵打到初沉池，开始后序的污水处理。污水 COD 在线分析仪监测点选在污水提升泵的出口总管路上，如图 2 所示。

图 2 COD 取样分析监测位置图

同时 COD 信号又被送到主控室 DCS 系统中，便于集中和远距离监测。

该公司污水 COD 在线分析仪采用了德国 LAR 公司的 ELOX100 ­­ 型分析仪。该分析仪是世界上的 COD 在线分析仪，整个分析仪基本上就是一部特定功能的电脑，液晶显示画面，菜单操作软件可以控制仪器的所有功能，操作非常容易，样品处理也很简单，只用低浓度的 Na₂SO₄ 溶液，维护成本低。

2 ELOX100 的组成

ELOX100 ­­ 分析仪的主元件为测量室，测量室中有 3 个电极组件（分别为工作电极、参比电极和计数电级），用于样品传输的小型电动泵，阀门、管道及用于对样品传输进行控制，结果的显示和外围设备通讯的内部计算机。仪器还有 4-20mA 模拟输出和继电器输出可选。 ELOX100 ­­ 的组成如图 3 所示。

图 3 ELOX100组成示意图

3 COD 测量原理

ELOX100 ­­ 采用电化学测量原理检测有机物的含量，比传统的 COD 分析方法更容易，不需要有毒化学物质和高能耗。其化学测量原理为在过电压下，电极（ PbO₂ ）在水中电解氧气产生羟基（ OH 团）， 羟基的氧化电流比其他氧化剂（如 O₃ 或 KCrO₄ ）高，因而可以氧化难以氧化的水中组分。待测溶液中的有机物消耗电极周围的羟基。使得电极又不断产生新的羟基。新羟基的形成在电极系统中产生电流，若将氧化电极（工作电极）的电位保持恒定，那么工作电极的电流强度与有机物浓度及它们在氧化电极的氧化剂（羟基）消耗相关，测得电极中的电流就可得到 COD 值。由于该仪器对样品的测量时间仅需 1-2 min ，因此测量结果总与当前水样相关，非常适合作在线分析。

4 仪器的工作条件

ELOX100 ­­ 分析仪工作需要除离子水（蒸馏水）和 3 种化学样品配合，分别是： 1 ）电解液（ 0.1 M/L 的 Na₂SO₄ 溶液）； 2 ）再生液（ 0.5 M/L 的 Na₂SO₄ 溶液） 3 ）校正标准液（ 如 1000 mg/L 的葡萄糖溶液， 该浓度相对应 COD 测量范围 0-1000mg/L ）。仪器在线分析时，电解液与蒸馏水由电动泵吸取自动混合配比，与另一泵吸上来的待测污水一起分别连续被加到测量室进行 COD 测量。

电解液与蒸馏水混合加到测量室，目的是保持测量室一定的离子浓度，延长工作电极的疲劳期，保证长时间稳定测量。测量中要求测量室水温在 5-45 ℃（一般为室温）。为保证这一工作条件，仪器通过计数电极（铂电极）测定测量室的水温，自动对加入的电解液与除离子水进行预热处理，以保证测量室的水温符合要求。仪器的这一功能对于冬季测量水温较低的污水尤其重要。

5 仪器的有关设置和校正

1） 分析间隔的设置：用以确定一天或一小时仪器的测量次数，分析间隔时间有 10 ， 12 ， 20 和 30 min 或者 1 ， 2 ， 3 ， 4 ， 6 ， 8 ， 12 和 24h 可选，可推算出仪器的zui大测量频率是每小时可测 6 次，zui小为每天测 1 次。仪器的缺省设置塑化是每小时测 1 次。

2） 校正频率的设置：该仪器具有自动校正功能。这个参数决定了仪器在一天 24 小时当中自动校正的次数，仪器在午夜零时固定进行一次校正，然后从零时开始根据用户输入的时间间隔来自动调整校正次数。例如输入时间间隔为 6h ，那么仪器就分别在午夜零时、早 6 时、中午 12 时及下午 6 时自动进行 4 次校正。仪器的缺省设置是每天校正 1 次。

3） COD 校正标准液：校正 COD 标准液（葡萄糖）的浓度是以 mg/L 为单位，选择一个合适的校正浓度范围，让所要测量的污水 COD 值刚好在这个范围之内，校正功能就是把选择的校正液分成两部分，按照不同浓度进行 3 点校正。如选择校正液浓度为 1000 mg/l ， 3 个校正液的浓度为 1000 mg/l ， 3 个校正点就是 0 ， 500 和 1000 mg/L 。该仪器zui大校正浓度为 999 999mg/L ；仪器缺省浓度设置为 1000 mg/L ；仪器实际zui大可测 COD 值为 150 000 mg/L 。

4） 输出与量程范围的对应设置：若要求仪器有 4-20 mA 的模拟量输出，那么就要确定输出 20 mA 电流时所对应的 COD 测量浓度，该测量浓度的选择要保证 COD 实测值都不会超过所设定的 COD 校正范围。仪器的缺省设置为 1000 mg/L ，即仪器输出 20 mA 时对应实际 COD 测量值是 1000 mg/L 。

6 ELOX100 的维护

1） 需定期添加仪器工作所需的除离子水（蒸馏水）、电解液（ 0.1 M/L 的 Na₂SO₄ 溶液）和再生液（ 0.5 M/L 的 Na₂SO₄ 溶液）。可采用 20L 的塑料筒盛装除离子水， 2 只 10L 的塑料筒分别装电解液和再生液， 3 种样品的消耗量与分析间隔的设定值大小有关。分析间隔小，样品消耗量就大。

2） 更新标准校正液。一般 7-10 天更新一次校正液。

3） 及时补充参比电极填充液。参比电极中的液位如低于填充孔 2 cm 左右，应该填充电解液（饱和 KCL 溶液，对于 Hg/Hg₂SO₄ 参比电极填充饱和溶液）。

4） 电极保存。参比电极保存时要将填充孔盖上，并套上保护管以防风干。工作电极保存时应先用软水漂洗，晾干（勿触碰电极前端涂层）再套上保护套。

5） 更换工作电极。检查工作电极涂层（ PbO₂ ），如能见到金属铂，需更换新电极。新电极投入工作前用再生液浸泡 1h 再使用。工作电极的 PbO₂ 涂层在空气中会变成深棕色，经过再生后变成黑色，电极性能也随之恢复。

7 结束语

该公司 ELOX100 在线分析仪自 2000 年 9 月初正式投入运行，测量出的污水实际 COD 值经过与分析室分析数据相比对相当吻合，仪器测量速度比较快，测量数据与当前水样相对应。该仪器要求被测水样的酸碱度 pH 值为 3-8 。当被测污水的 pH 值超出范围时，*行酸碱度调节。另外，输入分析水样时要与分析室分析同步进行。