I. reseña

　　Muestreador automático de calidad del aguaEs paraRecogida automática, almacenamiento y transmisión de muestras de aguaLos instrumentos y equipos son ampliamente utilizados en estaciones de monitoreo ambiental, plantas de tratamiento de aguas residuales, salidas de aguas residuales industriales, protección de fuentes de agua y otros campos, y son herramientas clave para el monitoreo de la calidad del agua y la trazabilidad de la contaminación. Su función central es recoger automáticamente muestras representativas de agua de acuerdo con procedimientos preestablecidos (como intervalos de tiempo, proporciones de flujo, activación de eventos, etc.) y mantener la estabilidad de las muestras de agua mediante refrigeración, adición de conservantes, etc., proporcionando muestras confiables para análisis de laboratorio posteriores (como pruebas de referencia de metales pesados, compuestos orgánicos, nutrientes, etc.).

Con la mejora de los requisitos de supervisión ambiental (como la Ley de prevención y control de la contaminación del agua de China y el plan de construcción de la red de Monitoreo Ambiental ecológico) y el desarrollo de la tecnología de monitoreo en línea, los muestreadores automáticos de calidad del agua deben cumplir.Alta precisión, alta fiabilidad, inteligencia y cumplimientoRequisitos. Este artículo expone sistemáticamente sus requisitos técnicos y métodos de detección basados en normas nacionales y extranjeras relevantes (como HJ / t 372 - 2007 "requisitos técnicos y métodos de detección de muestreadores automáticos de calidad del agua", HJ 353 - 2019 "especificaciones técnicas para la instalación de sistemas de monitoreo en línea de fuentes de contaminación del agua", etc.).

II. requisitos técnicos

Los requisitos técnicos de los muestreadores automáticos de calidad del agua cubrenFunciones básicas, indicadores de rendimiento, adaptabilidad ambiental, seguridad y fiabilidadLas cuatro dimensiones son las siguientes:

Categoría del indicador	Requisitos específicos (referencia HJ / t 372 - 2007 y práctica de la industria)
Precisión de la cantidad de muestreo	El error de muestreo único ≤ 5% (o el error absoluto ≤ 2 ml, tome un valor más estricto); Error de medición de caudal ≤ ± 2% en el muestreo proporcional igual (coincidiendo con el medidor de flujo de apoyo)
Precisión temporal	Error de tiempo de muestreo cronológico ≤ 1% (o error absoluto ≤ 1 minuto / día)
Control de temperatura	En el modo refrigerado, la temperatura de la muestra de agua se mantiene en 2 a 5 ℃ (fluctuación ≤ 2 ℃), y la fluctuación del modelo - 20 ℃ es ≤ 3 ℃.
Sistema de tuberías	Uso de materiales inertes (como ptfe, silicona, acero inoxidable), tolerancia a soluciones ácido - base y disolventes orgánicos con pH de 1 a 14; Diámetro interior de la tubería ≤ 2 mm (reducción de residuos y adsorción)
Repetibilidad	La desviación estándar relativa de la cantidad de muestreo único es ≤ 2% cuando se toma el muestreo de la misma cantidad muchas veces seguidas (≥ 5 veces).
Tiempo de respuesta	Retraso ≤ 10 segundos desde la entrada de la señal hasta el inicio del muestreo activado por el evento (más rápido en caso de emergencia)

(1) requisitos funcionales básicos

Diversidad de patrones de muestreo

Muestreo cronológico: recoger muestras de agua de volumen fijo de acuerdo con el intervalo de tiempo preestablecido (por ejemplo, por hora, todos los días) (la cantidad de muestreo único suele ser de 5 a 500 ml, que se puede ajustar);

Muestreo proporcional de tráfico: recoger muestras de agua proporcionalmente de acuerdo con las señales del medidor de flujo (como El medidor de flujo electromagnético y el medidor de flujo ultrasónico) (como cada aumento de flujo de 10 metros cúbicos, recoger 10 ml), que es adecuado para el monitoreo dinámico de las salidas de aguas residuales;

Muestreo mixto isocrónico: recoger varias muestras de agua y mezclar durante el período de tiempo establecido (por ejemplo, 24 horas) (por ejemplo, 1 muestra cada hora, y finalmente mezclar en 1 muestra integral de 24 horas);

Muestreo activado por eventos: recoger inmediatamente muestras de agua en respuesta a señales externas (como alarmas excesivas y señales de sensores repentinos de calidad del agua) para el monitoreo de emergencia de accidentes de contaminación;

Muestreo controlado a distancia: soporte para recibir instrucciones remotas a través de comunicaciones inalámbricas (como 4G / 5g, Nb - iot) o redes por cable (como órdenes de muestreo emitidas por la plataforma del Departamento de protección ambiental).

Conservación y pretratamiento de muestras de agua

Función de refrigeración: compresor incorporado o módulo de refrigeración de semiconductores, que controla la temperatura de conservación de la muestra de agua en 2 a 5 grados Celsius (algunos modelos pueden alcanzar - 20 grados celsius) para retrasar la actividad microbiana y las reacciones químicas;

Añadir conservante: admite la adición automática de agentes fijos (como ácido clorhídrico, ácido nítrico, hidróxido de sodio, etc., para ajustar el pH o estabilizar metales pesados / compuestos orgánicos), y el tipo y la dosis de conservantes se pueden programar;

Diseño antiincrustante: las botellas de muestreo (generalmente de polietileno, vidrio o acero inoxidable) están selladas con tapas de sellado o materiales inertes para evitar la mezcla de impurezas externas; Algunos modelos están equipados con función de limpieza automática (lavar la tubería con agua pura antes y después del muestreo).

Control inteligente y gestión de datos

Configuración programática: configurar los parámetros de muestreo (tiempo, volumen, modo, etc.) a través de la pantalla táctil o el software del ordenador superior, y apoyar el cambio de varios grupos de programas preestablecidos;

Almacenamiento y transmisión de datos: registrar el tiempo de muestreo, el volumen, el modo, la información de falla y otros registros (capacidad de almacenamiento ≥ 10000), que se pueden cargar a la Plataforma de monitoreo a través de RS - 232 / 485, Ethernet o comunicación inalámbrica;

Alarma de avería: cuando se produce escasez de agua, obstrucción de tuberías, falla de refrigeración, fuente de alimentación anormal, etc., se avisa a través de Alarma acústica y visual o mensaje remoto.

(2) requisitos de los indicadores de rendimiento

(3) requisitos de adaptabilidad ambiental

Rango de temperatura: temperatura ambiente de trabajo - 10 a 40 ℃ (algunos modelos al aire libre toleran - 20 a 50 ℃);

Rango de humedad: humedad relativa ≤ 90% (sin condensación);

Nivel de protección: los modelos de instalación al aire libre deben alcanzar ip65 o más (antipolvo e impermeable para evitar la intrusión de agua de lluvia y polvo);

Capacidad antiinterferencia: puede soportar la interferencia de campo eléctrico de 50 Hz / 100 V / m, la interferencia de campo magnético de 10 V / M y la vibración mecánica (cumple con el estándar de compatibilidad electromagnética de la serie GB / T 17626).

Iv) requisitos de Seguridad y fiabilidad

Seguridad eléctrica: resistencia a la tierra ≤ 4 omega, resistencia de aislamiento ≥ 100 m Omega (para evitar el riesgo de fuga de electricidad);

​材料安全性​: los componentes que entran en contacto con las muestras de agua (como tuberías, botellas de muestreo) deben cumplir con los estándares de grado alimenticio o analítico (evitar la liberación de sustancias tóxicas para contaminar las muestras de agua);

Vida útil: la vida útil de diseño de los componentes clave (como bombas, válvulas y módulos de refrigeración) es ≥ 3 años, y el tiempo promedio de toda la máquina (mtbf) ≥ 5000 horas;

Protección contra cortes de energía: soporte de alimentación ininterrumpida UPS o batería incorporada (mantenimiento de refrigeración y almacenamiento de datos ≥ 72 horas), y guardar automáticamente los parámetros actuales y los registros de muestreo después de cortar la energía.

III. métodos de detección

La detección del muestreador automático de calidad del agua debe serCondiciones ambientales estándar(temperatura 20 ± 2 ° c, humedad relativa 45% a 55%), verificación de la función de cobertura del proyecto de prueba, prueba de indicadores de rendimiento, evaluación de adaptabilidad ambiental y evaluación de Seguridad y fiabilidad, los métodos específicos son los siguientes:

(1) detección de funciones básicas

Verificación del modo de muestreo

Muestreo cronológico: establecer un intervalo de tiempo fijo (por ejemplo, cada 30 minutos), activar el muestreador y registrar la desviación del punto de tiempo de muestreo real del valor preestablecido (cronometrado con un cronómetro de alta precisión);

Muestreo proporcional de tráfico: conecte el medidor de flujo estándar (precisión ≤ 0,5%), simule diferentes caudales (por ejemplo, 5 MWH / h, 20 MWH / h) y verifique si la relación proporcional entre el volumen de muestreo y el caudal cumple con el valor establecido;

Muestreo activado por eventos: activar el muestreo a través de un generador de señal externo (como un relé que simula una señal excesiva) para detectar el tiempo de retraso desde la entrada de la señal hasta el inicio del muestreo (registrado con un monitor o un recolector de datos).

Detección de la función de conservación de muestras de agua

Efecto de refrigeración: coloque el muestreador a temperatura ambiente y mida la temperatura de la muestra de agua cada 10 minutos después de iniciar la refrigeración (con un termómetro de precisión) hasta que la temperatura se estabilice en 2 a 5 grados Celsius (fluctuación ≤ ± 2 grados Celsius es calificada);

Añadir conservante: verificar la cantidad añadida mediante pesaje o titulación (por ejemplo, establecer la adición de 5 ml de ácido clorhídrico, el error de volumen de adición de medición real es ≤ ± 2%).

(2) detección de indicadores de rendimiento

Prueba de precisión de muestreo

Medir directamente el volumen de muestreo único utilizando un cilindro estándar (precisión ± 0,1 ml) o una balanza electrónica (precisión ± 0,01 g, densidad de agua 1 G / ml), tomar 10 muestras consecutivas y calcular el promedio frente al error único (error = | valor único - promedio | / promedio × 100%), exigiendo ≤ ± 5%;

Al tomar muestras proporcionales iguales, se registra simultáneamente la señal del medidor de flujo y el volumen de muestreo, y se calcula el coeficiente de correlación lineal entre el caudal y la cantidad de muestreo (r m2 ≥ 0999) y el error proporcional (≤ ± 2%).

Prueba de precisión temporal

Establecer un programa de muestreo cronometrado (por ejemplo, muestreo de punto entero por hora), operar continuamente durante 24 horas, registrar la desviación entre el tiempo de muestreo real y el tiempo teórico (error = | tiempo real - tiempo teórico | / tiempo teórico × 100%), requisitos ≤ ± 1%.

Prueba de control de temperatura

En modo refrigerado, coloque el sensor de temperatura (precisión ± 0,1 ° c) cerca de la botella de muestreo, registre la temperatura del agua cada 5 minutos, monitoree continuamente durante 2 horas y calcule el rango de fluctuación de la temperatura (máximo - mínimo), que requiere ≤ ± 2 ° c.

Prueba repetitiva

Se realizan 10 muestreos equivalentes consecutivos (por ejemplo, 50 ml cada vez), se pesa la masa de cada muestra de agua muestreada con una balanza de precisión y se calcula la desviación estándar relativa (rsd = desviación estándar / media × 100%), lo que requiere ≤ 2%.

(3) detección de adaptabilidad ambiental (opcional, para escenarios especiales)

Prueba de alta / baja temperatura: colocar el muestreador en una caja de prueba de alta y baja temperatura (como - 10 ° c o 40 ° c) y probar si las funciones básicas (como muestreo, refrigeración y transmisión de datos) son normales después de 2 horas de estabilización;

Prueba de humedad: colocar en un ambiente con una humedad del 95% ± 3% durante 48 horas para comprobar si la tubería está condensada y si el circuito está cortocircuito;

Prueba de vibración: simular la vibración del transporte (frecuencia de 10 a 50 hz, aceleración de 1 a 5 g), y detectar la integridad estructural y la estabilidad de los parámetros del muestreador.

(4) pruebas de Seguridad y fiabilidad

Seguridad eléctrica: medir la resistencia de aislamiento entre el cable de alimentación y la carcasa con un medidor de resistencia de aislamiento (≥ 100 m ohm), y detectar la resistencia de tierra con un medidor de resistencia de tierra (≤ 4 ohm);

Protección contra cortes de energía: cortar artificialmente la fuente de alimentación principal y observar si el módulo de refrigeración mantiene el funcionamiento (≥ 72 horas) y si se pierden los registros de muestreo (verificados por datos almacenados);

​材料安全性​: remojar el frasco de muestreo en agua pura durante 24 horas para detectar el contenido de metales pesados (como plomo, cadmio) y compuestos orgánicos (como cov) en el líquido de remojo (debe estar por debajo del límite de las normas de calidad de las aguas subterráneas GB / T 14848 - 2017).

IV. Resumen y perspectivas

El muestreador automático de calidad del agua es el equipo central del sistema de monitoreo de calidad del agua, y sus requisitos técnicos giran en torno"Muestreo preciso, almacenamiento confiable, control inteligente, adaptación ambiental"Para llevar a cabo, el método de detección debe basarse estrictamente en las normas para garantizar que el equipo cumpla con los requisitos de cumplimiento y ciencia en la aplicación práctica.

En el futuro, con el desarrollo de la tecnología de monitoreo en línea, los muestreadores automáticos de calidad del agua Irán a"Integración multifuncional (como la vinculación de análisis en línea de múltiples parámetros), miniaturización (muestreo de emergencia portátil), inteligencia (estrategia de muestreo adaptativo ai)".Evolución de la dirección, al tiempo que es necesario optimizar aún más el rendimiento antiincrustante de los materiales (reducir los residuos de muestras de agua y la interferencia de adsorción) y el diseño de bajo consumo de energía (adaptarse a las restricciones de suministro de energía en áreas remotas) para proporcionar un soporte técnico más fuerte para el control preciso del medio ambiente hídrico.

Nota: Al realizar pruebas y aceptaciones reales, es necesario combinarlas con la versión estándar específica (como la última versión HJ / t 372 o los requisitos del Departamento local de protección ambiental) y los parámetros de las instrucciones del equipo.