氨气敏水质自动监测站的工作原理与实际操作

氨气敏水质自动监测站主要用于实时监测水体中的氨氮（NH₃-N）浓度，其工作原理和实际操作需结合电化学传感、光学分析等技术及现场维护流程。以下是详细解析：

一、工作原理

1. 检测原理

氨氮在水体中主要以铵离子（NH₄⁺）形式存在，监测站通过以下技术将其转化为可测量的信号：

离子选择电极法

利用铵离子选择性电极与参比电极组成电位差，电位值与NH₄⁺浓度呈线性关系（遵循能斯特方程）。需定期校准以减少干扰离子影响。

分光光度法

水样与试剂（如纳氏试剂）反应生成黄棕色络合物，通过光电传感器测量吸光度，反演氨氮浓度。需配备自动进样与比色系统。

光学传感器（荧光/比色）

特定试剂与NH₄⁺反应后产生荧光或颜色变化，通过LED光源和光电探测器定量分析。

2. 系统组成

采样单元：水泵、过滤装置（去除悬浮物）、流量控制。

分析模块：传感器、试剂存储与加注系统（分光光度法）。

数据传输：4G/NB-IoT模块或光纤传输至云平台。

辅助单元：温湿度补偿、断电保护、自动清洗装置。

3. 数据处理流程

信号采集：传感器输出原始电信号或光信号。

校准补偿：通过标准溶液校准曲线修正误差，补偿温度、pH值影响。

数据存储：本地存储（如SD卡）与远程传输同步。

异常报警：浓度超限或设备故障时触发预警。

二、实际操作

1. 站点选址与安装

选址原则：避开死水区、排污口直接冲击区，确保水流稳定。

安装要求：传感器探头需完全浸没，水深≥0.5m；避免阳光直射或生物附着。

2. 日常维护

定期校准：每周/每月使用标准溶液（如0.1mg/L、1.0mg/L NH₄⁺）验证精度。

传感器清洗：每2周用稀盐酸或专用清洗剂去除生物膜及沉积物。

试剂更换：分光光度法需定期补充试剂，避免结晶或变质。

数据核查：每日检查数据连续性，异常值需结合人工采样复测。

3. 故障处理

信号漂移：检查电极寿命（通常1-2年），必要时更换膜片。

管路堵塞：清洗采样管路，检查过滤装置是否破损。

通信中断：测试SIM卡信号或网络模块，重启设备。

4. 质量控制

标准方法比对：每季度与实验室国标法（如HJ 535-2009）比对，误差需≤±10%。

记录保存：维护日志、校准记录、故障处理单需存档备查。

三、注意事项

生物干扰：藻类附着可能释放有机物干扰电化学传感器，需定期清洁。

极端天气：暴雨后需检查传感器是否暴露或进水。

合规性：确保符合HJ 665-2013等水质自动监测技术规范。

通过上述流程，氨气敏水质自动监测站可实现连续、准确的水质监测，为水环境保护提供数据支持。实际操作中需结合现场条件调整维护频率，确保系统稳定运行。