光伏式紫外水质监测技术与实验研究

【摘要】：随着科学技术的飞速发展，工业生产带来的水体污染越来越严重，有的已经威胁到人类的生存，水质监测变得愈来愈重要。但是当前水质监测技术的一些缺陷依然存在，如水质监测仪器大多采用化学方法，仪器体积大，测量周期较长，所添加试剂存在二次污染，不适合进行现场连续在线监测；自动监测站数量少、供电环境复杂、监测范围有限。 为了更好地实现水质监测技术的创新，本文研制了一种光伏式紫外水质监测系统。该系统主要包括太阳能光伏供电系统、紫外自动水质监测仪、无线传输系统和上位机监控终端。 太阳能是一种重要的，可再生的清洁能源，有着广阔的发展前景。太阳能光伏供电系统很好地解决了现场监测的供电问题，为监测区域不方便市电供电问题带来了方便；紫外自动水质监测仪采用棒状结构，开放式流通池，体积小，无需采样，直接投入水中进行原位监测，可快速实现COD、硝酸盐氮等多个参数长期自动监测；无线传输系统和上位机监控终端实现了对水质参数的远程监控，大大提高了环境监管的力度；真正实现了水质监测技术的绿色化、便捷化、实时化和自动化。 实验研究分别以COD和硝酸盐氮为代表参数，对邻苯二甲酸氢钾溶液和硝酸钾溶液进行了COD和硝酸盐氮的建模实验；对仪器质量指标光度准确度、波长重复性进行了检验；最后对实际水域进行了长期自动监测实验，获得了COD、硝酸盐氮的变化趋势图。 本文在水质监测领域创造性地提出了太阳能光伏供电方法，使系统具有长期在水上进行自动水质监测的能力，减少了铺设电缆等繁琐问题，进一步扩展了水质监测的区域，可广泛应用于河流、湖泊、海洋等水体的实时原位监测。 【关键词】：环境监测 水质 光伏供电 化学需氧量 硝酸盐氮 紫外吸收
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R123.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 课题背景9-11
• 1.2 紫外法水质监测技术的发展11-13
• 1.2.1 国外对紫外法水质监测技术研究11-12
• 1.2.2 国内对紫外法水质监测技术研究12-13
• 1.3 太阳能光伏利用的发展13-14
• 1.4 本论文的主要研究内容14-16
• 第二章 紫外水质监测技术理论基础16-23
• 2.1 紫外吸收法的基本原理16-18
• 2.1.1 物质对光的选择性吸收特性16-17
• 2.1.2 Lambert-Beer 定律17-18
• 2.2 有机物和无机盐的光吸收特性18-20
• 2.3 UV 法水质参数的检测方法20-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 紫外水质监测的太阳能光伏供电23-29
• 3.1 太阳能光伏供电系统的组成23-24
• 3.1.1 电源系统总体结构23-24
• 3.1.2 光伏供电系统组成24
• 3.2 太阳能电池板的选择24-26
• 3.2.1 太阳能电池的供电原理24-25
• 3.2.2 太阳能电池的功率计算25-26
• 3.3 蓄电池的选择26-27
• 3.3.1 蓄电池种类的选择26-27
• 3.3.2 计算蓄电池容量27
• 3.4 太阳能控制器的选择27-28
• 3.5 本章小结28-29
• 第四章 紫外法水质监测系统设计29-39
• 4.1 太阳能供电的紫外法水质监测系统的组成29-30
• 4.2 光伏式紫外水质监测仪设计30-34
• 4.2.1 光学系统31-33
• 4.2.2 电路系统33-34
• 4.3 无线传输系统设计34-36
• 4.4 系统软件设计36-38
• 4.4.1 下位机执行软件设计36-37
• 4.4.2 上位机监控终端软件设计37-38
• 4.5 本章小结38-39
• 第五章 紫外法水质监测技术实验研究39-66
• 5.1 水质参数的建模实验探究39-47
• 5.1.1 化学需氧量建模39-44
• 5.1.2 硝酸盐氮建模44-47
• 5.2 水质监测仪质量指标测定47-58
• 5.2.1 水质监测仪光度准确度测定47-57
• 5.2.2 水质监测仪波长重复性测试57-58
• 5.3 实际水域的现场监测实验探究58-64
• 5.3.1 河流自动监测实验59-61
• 5.3.2 湖泊自动监测实验61-64
• 5.4 本章小结64-66
• 第六章 总结与展望66-69
• 6.1 课题工作总结66-67
• 6.2 存在的问题与展望67-69
• 参考文献69-73
• 发表论文和参加科研情况说明73-74
• 致谢74

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