
UV法COD傳感器的檢測(cè)穩(wěn)定性核心取決于紫外光吸收信號(hào)的精準(zhǔn)捕捉,而水質(zhì)環(huán)境中的干擾組分通過(guò)“物理遮蔽"“光譜疊加"兩種路徑影響檢測(cè)結(jié)果:懸浮物與色度會(huì)遮蔽檢測(cè)光路,削弱紫外光強(qiáng)度,造成COD檢測(cè)值虛高;DOM中腐殖質(zhì)、富里酸等組分在紫外波段的吸收峰與有機(jī)污染物重疊,形成光譜干擾,導(dǎo)致目標(biāo)信號(hào)難以精準(zhǔn)剝離。此外,水體pH值異常、高溫或低溫環(huán)境會(huì)加速傳感器光學(xué)組件老化,間接降低長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性?;诖?,穩(wěn)定性驗(yàn)證需圍繞“干擾組分濃度"“水質(zhì)理化參數(shù)"“環(huán)境條件"三大核心維度設(shè)計(jì)試驗(yàn),采用“單一變量+多參數(shù)耦合"的驗(yàn)證思路,以檢測(cè)誤差(與國(guó)標(biāo)重鉻酸鹽法比對(duì))、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為核心評(píng)價(jià)指標(biāo)——當(dāng)檢測(cè)誤差≤±10%且RSD≤5%時(shí),判定傳感器處于穩(wěn)定檢測(cè)狀態(tài);超出此范圍則視為突破適用邊界。
地表水作為UV法COD傳感器的主流應(yīng)用場(chǎng)景,其水質(zhì)相對(duì)溫和,但仍存在季節(jié)性干擾組分波動(dòng)特征,需重點(diǎn)驗(yàn)證懸浮物、色度及DOM對(duì)檢測(cè)穩(wěn)定性的影響。選取我國(guó)南方湖泊、北方河流、飲用水源地等典型地表水樣本,構(gòu)建懸浮物濃度梯度(0~500 NTU)、色度梯度(0~200 度)及DOM濃度梯度(0~50 mg/L)驗(yàn)證體系。試驗(yàn)結(jié)果顯示:當(dāng)懸浮物濃度≤100 NTU、色度≤50 度時(shí),傳感器檢測(cè)誤差穩(wěn)定在±5%以內(nèi),RSD≤3%,穩(wěn)定性良好;當(dāng)懸浮物濃度升至100~200 NTU、色度50~100 度時(shí),需啟用雙波長(zhǎng)(254 nm+550 nm)差分算法修正,修正后檢測(cè)誤差可控制在±8%以內(nèi),仍處于穩(wěn)定范圍;當(dāng)懸浮物濃度>200 NTU或色度>100 度時(shí),即使經(jīng)算法修正,檢測(cè)誤差仍超±15%,RSD>6%,主要因高濃度懸浮物形成的“光散射效應(yīng)"無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單差分算法抵消。針對(duì)DOM干擾,地表水DOM以天然腐殖質(zhì)為主,采用四波長(zhǎng)(254 nm/365 nm/420 nm/550 nm)檢測(cè)技術(shù)可有效區(qū)分其吸收貢獻(xiàn),當(dāng)DOM濃度≤30 mg/L時(shí),修正后檢測(cè)誤差≤±6%;當(dāng)DOM濃度>30 mg/L時(shí),不同類(lèi)型DOM的光譜疊加效應(yīng)增強(qiáng),誤差升至±12%以上。綜上,UV法COD傳感器在地表水場(chǎng)景的適用邊界為:懸浮物≤200 NTU、色度≤100 度、DOM≤30 mg/L,pH值6~9,水溫5~35℃。

工業(yè)廢水水質(zhì)成分復(fù)雜,污染物濃度高且波動(dòng)大,是驗(yàn)證UV法COD傳感器適用邊界的關(guān)鍵場(chǎng)景。選取印染、化工、食品加工、電鍍四類(lèi)典型工業(yè)廢水,重點(diǎn)驗(yàn)證高濃度有機(jī)污染物、特征干擾物(如染料、重金屬離子)對(duì)檢測(cè)穩(wěn)定性的影響。試驗(yàn)表明,UV法COD傳感器對(duì)不同類(lèi)型工業(yè)廢水的適配性差異顯著:在食品加工廢水(以碳水化合物、蛋白質(zhì)等易降解有機(jī)物為主)中,當(dāng)COD濃度≤5000 mg/L時(shí),檢測(cè)誤差≤±10%,RSD≤4%,穩(wěn)定性達(dá)標(biāo);當(dāng)COD濃度>5000 mg/L時(shí),因有機(jī)污染物濃度過(guò)高導(dǎo)致紫外光嚴(yán)重衰減,超出傳感器檢測(cè)線性范圍,誤差驟升至±20%以上。在印染廢水(含大量染料、助劑,色度高且DOM組分復(fù)雜)中,即使COD濃度≤1000 mg/L,若色度>200 度,傳感器檢測(cè)誤差仍超±15%,主要因染料分子的共軛結(jié)構(gòu)在紫外-可見(jiàn)光波段形成強(qiáng)吸收,與有機(jī)污染物光譜嚴(yán)重重疊,現(xiàn)有算法難以精準(zhǔn)修正;僅當(dāng)色度≤200 度且COD濃度≤1000 mg/L時(shí),檢測(cè)穩(wěn)定性方可保障。在化工廢水(含酚類(lèi)、芳烴等芳香族有機(jī)物)中,此類(lèi)物質(zhì)對(duì)254 nm紫外光吸收系數(shù),傳感器檢測(cè)靈敏度提升,但當(dāng)COD濃度>2000 mg/L時(shí),易出現(xiàn)信號(hào)飽和,誤差超±12%。電鍍廢水因有機(jī)污染物含量低(COD通常<500 mg/L),但含高濃度重金屬離子(如Cu2?、Cr??),試驗(yàn)證實(shí)重金屬離子對(duì)紫外光吸收無(wú)顯著干擾,傳感器檢測(cè)誤差≤±5%,適用邊界主要受COD濃度下限限制(檢測(cè)下限通常為5 mg/L)。
高濁度水體(如汛期地表水、污水處理廠進(jìn)水口、礦山排水)的核心干擾為懸浮物,其適用邊界驗(yàn)證需重點(diǎn)突破高懸浮物濃度下的檢測(cè)穩(wěn)定性難題。采用人工配制高濁度水樣(懸浮物濃度0~1000 NTU),結(jié)合實(shí)際礦山排水樣本開(kāi)展試驗(yàn)。結(jié)果顯示:未啟用自清潔功能時(shí),當(dāng)懸浮物濃度>300 NTU,傳感器光窗12小時(shí)內(nèi)即出現(xiàn)嚴(yán)重污垢附著,透光率下降超30%,檢測(cè)誤差超±20%;啟用“定時(shí)清潔+自適應(yīng)清潔"協(xié)同模式后,光窗清潔效果提升,懸浮物濃度≤500 NTU時(shí),傳感器可穩(wěn)定運(yùn)行72小時(shí),檢測(cè)誤差≤±8%,RSD≤5%;當(dāng)懸浮物濃度>500 NTU時(shí),即使頻繁清潔,光窗表面仍會(huì)殘留細(xì)微顆粒,形成持續(xù)的光散射干擾,同時(shí)高濃度懸浮物易磨損傳感器光學(xué)組件,導(dǎo)致短期穩(wěn)定性下降(RSD>7%)、長(zhǎng)期使用壽命縮短。因此,在高濁度水體場(chǎng)景中,UV法COD傳感器的適用邊界為懸浮物≤500 NTU,且需配套自清潔功能;超出此范圍,需結(jié)合預(yù)處理裝置(如在線過(guò)濾)使用,否則無(wú)法保障檢測(cè)穩(wěn)定性。
