生活垃圾處理設施在線環境監測技術現狀分析

蘆會杰，劉欣艷，張 旭

（北京市環境衛生設計科學研究所生活垃圾檢測分析與評價北京市重點實驗室，北京 100028）

生活垃圾處理設施在線環境監測技術現狀分析

蘆會杰，劉欣艷，張 旭

（北京市環境衛生設計科學研究所生活垃圾檢測分析與評價北京市重點實驗室，北京 100028）

目前“水質五參數”在線監測技術已經非常成熟，可直接用到生活垃圾處理設施的污水在線監測，而污水重金屬的在線監測技術還處于探索階段；常規環境大氣監測項目包括NO2、SO2、O3和CO，生活垃圾降解產生的NH3、H2S、CH4、TVOC和其他一些惡臭氣體，在線監測技術研究較少，缺少成熟的在線監測儀。

在線監測；生活垃圾；現狀分析

傳統的環境監測方法主要是人工監測，難以實現對環境要素全時段、全方位的動態監測。近年來，各種在線監測技術以高靈敏度、高分辨率、高選擇性、多組分以及實時等優勢在環境監測領域中發揮著不可替代的作用［1］。目前在線環境監測系統在我國環境保護領域特別是在水質、空氣質量環境監測行業得到了廣泛應用，在線環境監測某些技術也已具備應用于生活垃圾處理設施的環境監測條件。

1 污水在線監測技術現狀分析

1.1 重金屬在線監測

1）電化學法。在線監測儀是依據化學變化以及電變化對水中重金屬進行精確定量，包括陽極溶出伏安法、陰極溶出伏安法、極譜法、電位溶出法及庫侖滴定法等。其中，陽極溶出伏安法是目前水中重金屬在線監測應用較多的方法［2-3］，可以同時測定多種重金屬，檢出限可達到0.1 μg/L，比較適用于鋅、鎘、鉛、砷和汞的在線監測（見表1）。

表1 重金屬在線監測分析技術

2）比色法。在線監測儀是基于重金屬與特定化學物質發生化學反應生成有色物質，通過分光光度法進行定量分析［4］。比色法原理簡單，一般分光光度計即可滿足需求。比色法的關鍵是選擇合適的顯色劑，以及消除其他金屬組分干擾。該方法的重金屬在線分析儀靈敏度低，檢出限高，一般為10 μg/L，比較適用于鎳、總鉻、六價鉻和銅的在線監測。

1.2 水質五參數在線監測

目前比較成熟的污水在線監測項目主要有：COD、NH3-N、TOC、總氮和總磷，俗稱“水質五參數”。重鉻酸鉀消解-光度測量法在快速COD測定儀上已經采用，測定儀分析周期為2～6 min，測定范圍 10～2 000 mg/L［5］。NH3-N在線監測儀原理主要有6種［6］：納氏試劑分光光度法、水楊酸分光光度法、氨氣敏電極法、電導法、滴定法以及銨離子選擇法，表2比較了6種分析技術的優缺點，現在最為常用的為納氏試劑分光光度法和水楊酸分光光度法。目前TOC在線監測儀器主要采用紅外吸收法，監測儀檢出限低，分析周期較短（3～10 min），完全能夠滿足在線監測的需求［7］。過硫酸鹽消解-光度法是總氮和總磷在線監測儀的首選方法。在檢出限方面，總氮在線監測儀的檢出限約為1 mg/L［8］，總磷在線監測儀的檢出限約為 0.1 mg/L［9］。

表2 NH3-N在線監測分析技術

2 氣體在線監測技術現狀分析

2.1 NH3在線監測分析

目前，大氣惡臭污染物NH3在線監測方法主要有：化學發光法、光聲光譜法和差分吸收光譜法。據文獻報道，通過對3種方法的NH3在線監測儀器進行的檢測性能對比分析，其在高濃度值上的響應一致，光聲光譜法與化學發光法在變化趨勢上具有良好的一致性，差分吸收光譜法與化學發光法測量濃度絕對值偏差較小。3種方法作為NH3在線監測儀在大氣特征污染環境監測的技術手段，具有廣泛的應用前景。

2.2 H2S在線監測分析

H2S在線監測分析儀采用分光光度法，先將H2S通過轉化為SO2，基于SO2分子接收紫外線（214 nm） 能量成為激發態分子，在返回基態時，發出特征熒光，熒光強度與SO2濃度成正比，接著由光電倍增管將熒光強度信號轉換成電信號，根據電信號的強度分析SO2的濃度，再轉化為H2S的濃度。

2.3 CH4在線監測分析

CH4在線監測儀是基于FID（氫火焰離子化檢測器），采用切割反吹技術進行甲烷和非甲烷總烴的檢測。被測樣品在載氣的推動下進入色譜柱進行分析。甲烷首先從色譜柱中分離，進入FID檢測器，然后切換閥位置，將色譜柱中的非甲烷總烴反吹出來，送入FID檢測器進行檢測。

2.4 TVOC在線監測分析

TVOC在線監測儀普遍采用光離子化檢測器法（PID），當TVOC氣體通過無極放電式紫外（UV） 燈時，被離子化，釋放出的電子被檢測為電流。第一腔的電流主要來自于離子化的氣體。第二腔的電流檢測離子化的氣體和作為紫外光密度的函數的電子的光電束。依據第一腔電流和第二腔電流的數值的相對大小，儀器給出TVOC監測濃度數值［10］。

2.5 惡臭在線監測分析

惡臭氣體在線監測儀基于朗伯-比爾定律，利用氣體分子在中紅外波段的“指紋”吸收光譜，實現了痕量惡臭氣體的分子特異性檢測，它采用優化光學設計和微光學器件集成等技術，解決了目前實驗室分析方法時效性差、費用高等問題，實現了對惡臭源的在線實時監控［11］（見表3）。

表3 氣體污染物在線監測分析技術

3 結論

1）“水質五參數”在線監測技術已經非常成熟，可以直接用于生活垃圾處理設施的水質監測。污水的重金屬在線監測技術還處于探索階段，運用的監測原理主要是比色法和電化學法。比色法比較適用于鎳、總鉻、六價鉻和銅的在線監測，電化學法以陽極溶出伏安法為主，比較適用于鋅、鎘、鉛、砷和汞的在線監測。

2）生活垃圾在處置過程中產生的氣體，主要包括NH3、H2S、CH4、TVOC和其他一些惡臭氣體，在線監測技術研究較少，缺少成熟的在線監測儀，目前這些氣體的在線監測原理主要是電化學傳感器、分光光度法、氫火焰離子化檢測器、光離子化傳感器和半導體氣體傳感器。

［1］ 劉文清，陳臻懿，劉建國.環境污染與環境安全在線監測技術進展［J］.大氣與環境光學學報，2015，10（2）：82-92.

［2］ 張思相，王靜.水中重金屬在線監測技術探討［J］.中國環保產業，2010（8）：41-43.

［3］ 葉祥喜，黃銀芝.淺談重金屬在線監測設備的應用［J］.能源環保，2014（14）：215-216.

［4］ 馬顥珺，左航，白明.水中重金屬在線監測技術發展概述［J］.環境科學與管理，2011，36（8）：130-132.

［5］ 陸烽，武超.水質COD在線監測儀器與實驗室分析方法差異比較［J］.中國資源綜合利用，2009，27（12）：27-29.

［6］ 左航，馬顥珺，王曉慧.水質氨氮在線監測儀發展現狀［J］.環境科學與管理，2012，37（3）：130-132.

［7］ 王瑛，李佩云，厚彩琴.污水COD在線監測方法及應用前景［J］.甘肅科技，2007，23（1）：159-160.

［8］ 李軍，陳程.總氮總磷在線自動監測儀的現狀與問題［J］.環境科學與管理，2012，37（1）：161-164.

［9］ 王伯光，吳嘉，劉慧璇.水質總磷總氮在線自動監測技術的研究［J］.環境科學與技術，2008，31（3）：59-63.

［10］ 于旭耀，余輝，徐可欣.惡臭自動在線監控體系設計與實現［J］.安全與環境學報，2013，13（6）：152-157.

［11］ 余輝，李金航，王元剛.區域惡臭在線監控平臺設計與實現［J］.計算機應用，2013，33（7）：2071-2073.

Analysis of On-line Monitoring Technique Status of Municipal Solid Waste Treatment Facilities

Lu Huijie，Liu Xinyan，Zhang Xu
（Beijing Key Laboratory of Municipal Solid Wastes Testing Analysis and Evaluation，Beijing Environmental Sanitation Engineering Research Institute，Beijing 100028）

The mature on-line monitoring technique of five parameters of sewage quality can be directly used on the monitoring of municipal solid waste（MSW）.But the on-line monitoring technique of heavy metals is still in the exploratory stage.The monitoring itemsof regular air include NO2，SO2，O3and CO ，some degradation productsof MSW，such as，NH3，H2S，CH4，TVOC and other odorousgas.There are short ofmature on-line monitoring researchand instrument.

on-line environmental monitoring；MSW；statusanalysis

X84；X705

A

1005-8206（2017） 05-0071-03

2016-07-11

蘆會杰（1988—），助理工程師，分析化學碩士，主要從事重金屬檢測工作及相關課題研究工作。

E-mail：luhuijie.hi@163.com。