一、水中有機(jī)物的紫外（UV）吸收原理

  一些常見(jiàn)于水和廢水中的有機(jī)化合物（例如木質(zhì)素、單寧、腐殖物質(zhì)以及各種芳香族化合物）會(huì)強(qiáng)烈吸收紫外線（UV）輻射。UV吸收與有機(jī)碳含量、顏色以及消毒副產(chǎn)物（DBPs）前體（如三鹵甲烷（THMs）和鹵乙酸（HAAs））之間可能存在強(qiáng)相關(guān)性。UV吸收是測(cè)量淡水、鹽水和廢水中此類成分的有用替代指標(biāo)，因?yàn)樗韧ǔＳ糜跍y(cè)量有機(jī)化合物的總有機(jī)碳（TOC）、化學(xué)需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）檢測(cè)更簡(jiǎn)單。紫外吸收已被用于監(jiān)測(cè)工業(yè)廢水排放以及評(píng)估絮凝、碳吸附和其他去除有機(jī)物的水處理工藝的效果。

二、為什么選擇254nm作為檢測(cè)波長(zhǎng)

 SAC254（254 nm處的光譜衰減系數(shù)）是指在254 nm波長(zhǎng)處的紫外吸收量，這是傳統(tǒng)上用于測(cè)量有機(jī)化合物的選擇是指在 254 nm 波長(zhǎng)下對(duì)紫外光的吸收量，這是測(cè)量有機(jī)化合物的傳統(tǒng) 選擇。在波長(zhǎng)低于250nm的紫外區(qū)，硝酸鹽等物質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生吸收，從而干擾有機(jī)物的測(cè)定。因此，為了消除干擾，測(cè)量通常在250nm以上的波長(zhǎng)。在德國(guó)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)《DIN 38404-3 Determination of Spectral Absorption in the UV Range》指出：由于許多有機(jī)物在紫外范圍內(nèi)具有吸收帶，254 nm處的光譜吸收α(λ)可以用來(lái)測(cè)定水中溶解有機(jī)物的總含量，特別是在其定性組成變化較小的情況下。采用254nm測(cè)量水中有機(jī)物，適用于各種類型的水樣，包括原水、飲用水以及低色度的工業(yè)用水該方法無(wú)法檢測(cè)某些有機(jī)物，例如短鏈脂肪烴、純醇和純糖等。

在紫外波段，典型的UV吸收光譜如下圖所示，不同濃度的有機(jī)物樣品在250nm附近都有強(qiáng)烈的吸收。

三、為什么選用530nm作為校準(zhǔn)波長(zhǎng)

  AL4010S UVCOD傳感器530nm波長(zhǎng)作為校準(zhǔn)波長(zhǎng)，它的作用并非用于直接測(cè)量有機(jī)物，而是作為校正參考波長(zhǎng)，用來(lái)扣除水中濁度（懸浮物）和色度 對(duì)測(cè)量結(jié)果造成的干擾。

其原理基于以下兩點(diǎn)：

1）溶解性有機(jī)物在530nm處無(wú)吸收：水中的溶解性有機(jī)物幾乎不吸收550nm波長(zhǎng)的可見(jiàn)光。

2）濁度在530nm處仍有散射：水樣中的懸浮顆粒對(duì)550nm的可見(jiàn)光仍會(huì)產(chǎn)生散射，從而被檢測(cè)到。

因此，在550nm處測(cè)得的信號(hào)可以視為濁度引起的干擾值

扣除濁度補(bǔ)償后，校正后的254nm吸光度為 SAC254（校正后） = SAC254（測(cè)量值）-k*SAC530

四、參比光路及其作用

  任何光源（如氙燈、LED）都會(huì)隨著時(shí)間推移和使用頻次增加而衰減，電子元件也存在信號(hào)漂移，這些都會(huì)導(dǎo)致測(cè)量基準(zhǔn)發(fā)生改變。參比光路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光源的原始強(qiáng)度。即使光源變暗，傳感器也能通過(guò)對(duì)比“發(fā)出多少光"和“透過(guò)樣品后剩多少光"，計(jì)算出真實(shí)的吸光度，從而消除了硬件不穩(wěn)定帶來(lái)的誤差。AL4010S UVCOD傳感器采用了雙參比光路，即同時(shí)對(duì)530nm和254nm光源強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，動(dòng)態(tài)扣除光源變化的影響。因此有了參比光路的補(bǔ)償機(jī)制，傳感器具備良好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，甚至可以實(shí)現(xiàn)“即插即測(cè)，無(wú)需頻繁校準(zhǔn)"，非常適合無(wú)人值守的在線監(jiān)測(cè)場(chǎng)景。

 AL4010S UVCOD傳感器采用的雙波長(zhǎng)、雙參比光路設(shè)計(jì)如圖所示

五、機(jī)械電刷自動(dòng)清洗的作用

在實(shí)際應(yīng)用中，UVCOD傳感器采用紫外-可見(jiàn)光吸收光譜法工作，光線需透過(guò)光學(xué)窗口射入水體并被接收，在長(zhǎng)期浸沒(méi)于污水、地表水等環(huán)境中時(shí)，窗口表面極易附著粘液、油污、泥沙和微生物等污染物，這些污染物會(huì)直接干擾光信號(hào)的正常傳輸，產(chǎn)生額外的“偽吸收"，導(dǎo)致傳感器讀數(shù)嚴(yán)重偏高，甚至失效。測(cè)量系統(tǒng)光學(xué)窗口表面的污染會(huì)影響長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)期間的測(cè)量精度"，總的來(lái)說(shuō)，機(jī)械電刷自動(dòng)清洗功能就像給傳感器配了一個(gè)“自動(dòng)雨刮器"，通過(guò)主動(dòng)、物理的方式清除污染物，從根本上解決了長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)的核心痛點(diǎn)。

六、AL4010S UVCOD傳感器的優(yōu)點(diǎn)

基于紫外吸收光譜技術(shù)，符合《紫外（UV）吸收水質(zhì)自動(dòng)在線檢測(cè)儀技術(shù)要求》（HJ/T 191），同時(shí)測(cè)量水樣的COD、SAC和濁度，光路采用254nm/530nm雙波長(zhǎng)和參比光路設(shè)計(jì)，消除了濁度、色度和光源衰減的影響。帶有自動(dòng)機(jī)械電刷，使用中無(wú)需重新校正。適用于地表水、雨水、廢水和工業(yè)過(guò)程中的有機(jī)物含量的在線監(jiān)測(cè)。外殼采用耐腐蝕不銹鋼材料，IP68防水等級(jí)。具有RS485通訊接口，標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議，便于集成和組網(wǎng)。附送UV-COD數(shù)據(jù)分析軟件，可對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、校準(zhǔn)、測(cè)量和故障診斷等操作。

• 原位式測(cè)量，無(wú)需取樣和預(yù)處理

•          254/530nm雙波長(zhǎng)檢測(cè)，自動(dòng)進(jìn)行濁度補(bǔ)償

•         雙參考光路，消除光源衰減對(duì)測(cè)量值的影響

•          機(jī)械電刷自動(dòng)定期清洗光學(xué)窗口

•          出廠預(yù)校準(zhǔn)，用戶可隨時(shí)恢復(fù)出廠校準(zhǔn)參數(shù)

•          半導(dǎo)體LED和光電探測(cè)器，使用壽命超過(guò)10年

•          傳感器接口具有錯(cuò)接和反接保護(hù)功能

•          維護(hù)工作量極少，使用中無(wú)需重新校準(zhǔn)

七、AL4010S UVCOD的應(yīng)用領(lǐng)域

1）污水處理全流程監(jiān)控：

這是UVCOD傳感器應(yīng)用成熟的領(lǐng)域。它被廣泛部署于污水廠的進(jìn)水口（實(shí)時(shí)預(yù)警高濃度沖擊）、曝氣池（根據(jù)COD負(fù)荷動(dòng)態(tài)調(diào)控曝氣量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗）以及出水口（確保達(dá)標(biāo)排放）。其秒級(jí)響應(yīng)的特性，使其能與自控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門(mén)、風(fēng)機(jī)的閉環(huán)控制。

2）排污口精準(zhǔn)監(jiān)管：

針對(duì)工業(yè)、市政等排污口水質(zhì)波動(dòng)大、成分復(fù)雜的痛點(diǎn)，UVCOD傳感器扮演著“電子哨兵"的角色。它能檢測(cè)到COD濃度的異常飆升，為偷排溯源提供實(shí)時(shí)證據(jù)。

地表水與環(huán)境監(jiān)測(cè)：

這是實(shí)現(xiàn)“流域全覆蓋"監(jiān)測(cè)的核心技術(shù)。UVCOD傳感器體積小、功耗低，特別適合部署在河流、湖泊、飲用水水源地等野外環(huán)境，構(gòu)建網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。

3）工業(yè)過(guò)程與特殊水質(zhì)監(jiān)測(cè)：

在石化、印染、制藥等行業(yè)，廢水成分復(fù)雜（如高鹽、高酸堿），傳統(tǒng)化學(xué)法難以適用。UVCOD傳感器的耐腐蝕材質(zhì)和物理光學(xué)測(cè)量原理，使其能穩(wěn)定地在這些高鹽、強(qiáng)酸堿、含有機(jī)溶劑的惡劣工況下工作。

4）水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化管理：

在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，殘餌和糞便分解會(huì)產(chǎn)生大量耗氧有機(jī)物。UVCOD傳感器可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水體的有機(jī)污染程度，當(dāng)COD超標(biāo)時(shí)提前預(yù)警增氧需求，與溶氧傳感器聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控氧，提升養(yǎng)殖存活率并降低能耗。

七、AL4010S UVCOD傳感器的校準(zhǔn)

 儀器出廠已進(jìn)行校準(zhǔn)和濁度補(bǔ)償操作，用戶可根據(jù)儀器維護(hù)要求通過(guò)上位機(jī)軟件進(jìn)行校準(zhǔn)。儀器校正分為零點(diǎn)校正、標(biāo)液校準(zhǔn)、濁度補(bǔ)償

以COD（0~500mg/L量程）進(jìn)行三點(diǎn)校正為例進(jìn)行描述。校準(zhǔn)順序：零點(diǎn)校準(zhǔn)→標(biāo)液校準(zhǔn)（三點(diǎn)校準(zhǔn)）。

其中，上位機(jī)零點(diǎn)校正功能，為同時(shí)對(duì)COD、濁度、SAC進(jìn)行零點(diǎn)校正。COD標(biāo)液校準(zhǔn)，支持單點(diǎn)、兩點(diǎn)、三點(diǎn)校準(zhǔn)。

1.   零點(diǎn)校準(zhǔn)：

1)   容器中倒入純水，將儀器檢測(cè)窗口浸沒(méi)在純水中。

2)   打開(kāi)儀器校準(zhǔn)界面→選擇零點(diǎn)校正→點(diǎn)擊“零點(diǎn)液采樣（30s）"按鈕→等待倒計(jì)時(shí)結(jié)束→零點(diǎn)校正時(shí)可觀察零點(diǎn)信號(hào)值，待信號(hào)值穩(wěn)定后，點(diǎn)擊“保存校準(zhǔn)"。

2.   COD標(biāo)準(zhǔn)液校準(zhǔn)：

1)   準(zhǔn)備三種濃度COD標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別為0mg/L（標(biāo)液1）、100mg/L（標(biāo)液2）和400mg/L（標(biāo)液3）的COD標(biāo)準(zhǔn)液。（配置方法詳見(jiàn)附錄）

2)   打開(kāi)儀器校準(zhǔn)界面→校準(zhǔn)方式選擇“三點(diǎn)校準(zhǔn)"→校準(zhǔn)因子選擇“COD"。

3)   標(biāo)液1校準(zhǔn)：容器中倒入標(biāo)液1，將探頭浸沒(méi)在標(biāo)液1中，在上位機(jī)中，標(biāo)液1濃度輸入0mg/L→點(diǎn)擊“采樣（30s）"按鈕→查看吸光度是否穩(wěn)定，待倒計(jì)時(shí)結(jié)束后→點(diǎn)擊“保存校準(zhǔn)"按鈕。即完成了標(biāo)液1校準(zhǔn)。

4)   將儀器從容器中拔出，仔細(xì)沖洗探頭多次，并擦干探頭。

5)   標(biāo)液2校準(zhǔn)：容器中倒入標(biāo)液2，將探頭浸沒(méi)在標(biāo)準(zhǔn)液中，在上位機(jī)中，標(biāo)液2濃度輸入100mg/L→點(diǎn)擊“采樣（30s）"按鈕→查看吸光度是否穩(wěn)定，待倒計(jì)時(shí)結(jié)束后→點(diǎn)擊“保存校準(zhǔn)"按鈕。即完成了標(biāo)液2校準(zhǔn)。

6)   將儀器從容器中拔出，仔細(xì)沖洗探頭多次，并擦干探頭。

7)   標(biāo)液3校準(zhǔn)：容器中倒入標(biāo)液3，將探頭浸沒(méi)在標(biāo)準(zhǔn)液中，在上位機(jī)中，標(biāo)液3濃度輸入400mg/L→點(diǎn)擊“采樣（30s）"按鈕→查看吸光度是否穩(wěn)定，待倒計(jì)時(shí)結(jié)束后→點(diǎn)擊“保存校準(zhǔn)"按鈕。即完成了標(biāo)液3校準(zhǔn)。

8)   校準(zhǔn)結(jié)果查看：“一鍵讀取"校準(zhǔn)值、校準(zhǔn)系數(shù)，檢查校準(zhǔn)值和校準(zhǔn)系數(shù)是否已經(jīng)更新。