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高頻通量微型光譜法硝態(tài)氮與有機污染物監(jiān)測傳感技術(shù)
所屬領(lǐng)域:
項目成果/簡介:
1. 項目概況
有機污染物和硝態(tài)氮是水污染防治和市政水廠的主要監(jiān)測指標(biāo)。傳統(tǒng)的化學(xué)法和監(jiān)測設(shè)備，存在設(shè)備體積大、成本高、功耗高的缺點，難以滿足智慧水務(wù)對高時空分辨率監(jiān)測的需求。因此亟需發(fā)展一種靈敏、快速、低成本、低功耗、微型化和免試劑的水質(zhì)檢測技術(shù)。
本項目基于紫外吸收和熒光光譜原理，以寬禁帶半導(dǎo)體發(fā)光和探測器件為核心，研制了在線水質(zhì)監(jiān)測探頭，可實現(xiàn)對有機污染物（或化學(xué)需氧量COD）、硝態(tài)氮等重要水質(zhì)指標(biāo)的快速分析檢測。
2. 關(guān)鍵技術(shù)
（1）深紫外LED體積小、壽命長、功耗低。本項目通過多波長LED光源的時序復(fù)用，替代傳統(tǒng)全光譜氙燈光源復(fù)雜的分光系統(tǒng)，具有靈敏、快速、低成本、低功耗、微型化和易維護等優(yōu)點。
（2）VUV響應(yīng)寬禁帶半導(dǎo)體光電二極管無需濾光片，即可消除日光和深紫外LED的伴生光干擾，實現(xiàn)對紫外光強的高信噪比探測，以保證監(jiān)測的穩(wěn)定性和精確度。
圖1. 探頭式硝態(tài)氮檢測器產(chǎn)品設(shè)計圖
圖2. 光譜法硝態(tài)氮與有機污染物檢測原理示意圖
應(yīng)用范圍:
（1）水環(huán)境污染溯源
本項目產(chǎn)品檢測的實時性和準(zhǔn)確性解決了傳統(tǒng)污染物檢測方法測量周期長的問題，可采用岸邊立桿、無線鋰電監(jiān)測終端等方式，為分布式網(wǎng)格化污染溯源提供監(jiān)測手段。本項目產(chǎn)品低功耗、低成本、輕量級的特點便于實現(xiàn)大量部署，實現(xiàn)對污染的時空監(jiān)測，高效鎖定水體污染源。
圖3. 排污口監(jiān)管溯源物聯(lián)應(yīng)用
（2）飲用水水質(zhì)安全保障
本項目產(chǎn)品用于飲用水水廠處理工藝（如混凝加藥和消毒等）的實時在線水質(zhì)監(jiān)測，可縮短感知預(yù)警的響應(yīng)時間，進而避免藥劑浪費，減少人力物力消耗。
（3）污水節(jié)能高效處理
本項目產(chǎn)品靈敏快捷，對城鎮(zhèn)污水處理過程中的硝態(tài)氮和有機污染物（或COD）進行實時監(jiān)測預(yù)測，可提供及時靈活的數(shù)據(jù)反饋，以精確控制碳源的投加，助力高效脫氮，提高污水處理效率。硝態(tài)氮監(jiān)測技術(shù)已在某大型水務(wù)集團污水廠中穩(wěn)定應(yīng)用。
圖4. 硝態(tài)氮傳感器獲得某大型水務(wù)集團技術(shù)投資和應(yīng)用
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