快速、简单的分析水体中固体成分

在水质分析中，都会涉及到水体中固体物质含量和有机成分含量的测定，检验指标包括亲脂性物质、水化指标、总磷量、总氮量、CSB化学需氧量和重金属含量等。本文着重介绍实验室微波设备是如何使水质分析更简单、快捷的。

图1.在污水净化处理厂的日常工作中要定期的检测TS干物质的含量。

德国联邦法律公报对活性污泥的定义是在污水净化处理过程中产生的污泥，包括脱水后以及干燥后的。含水污泥中的固体物质有50%～70%是有机物。而说明活性污泥特性的两个重要参数就是干物质含量TS和有机干物质含量oTS。在污水净化处理厂中，定期的检测干物质含量TS是非常必要的。而污水净化采用一级处理、二级处理以及必要时采用三级处理等工艺技术只有在了解到污水流量中的固体物质的比例多少时才是真正有意义的。

不管是厌氧污泥还是好氧污泥的稳定过程中，最重要的监测参数是oTS有机干物质的含量。开始时，活性污泥是非常稀薄的(干物质含量仅占3%)。离心法、压滤技术或重力增稠都是对活性污泥进行浓缩、沉淀的方法。一般来讲，这些方法都要借助厌氧的、好氧的凝絮剂、沉淀剂的帮助。而在添加凝絮剂、沉淀剂时，最有意义的方法不是根据流量的大小来添加，而是根据传输率来添加，也就是根据活性污泥和TS干物质含量、oTS有机干物质含量的相互关系来添加。也包括污泥处理，例如污泥焚烧，都要对TS干物质含量的多少进行监控。污泥焚烧是一件费用高昂的事情，焚烧污泥的设备应在冷却设备的帮助下按照TS干物质含量和oTS有机干物质含量的多少保持最佳的焚烧能力，活性污泥中TS含量和oTS含量的样本检验所需的分析方法也应是快捷、简单的。

对污水和活性污泥中TS干物质进行残留量样本分析的常规方法为：

1.样本的干燥;

2.干燥皿中的样本冷却;

3.样本称重，在干燥箱中干燥至重量恒定;

4.取出样本，干燥器冷却;

5.再次秤量样本重量。

有机干物质含量oTS的测定

替代干燥器的仅仅是隔焰炉中的炽焰。不论是在干燥器中测定TS的含量还是在普通的隔焰炉中测定oTS含量，都是即费时又费力的工作。干燥器中的干燥和隔焰炉中的焚化常常要耗费几小时，干燥皿冷却也耗费时间，光是样本的处理时间就已经花费掉了一整个工作日，所以，样本检测只有放在第二天才能做，结果就是检测结果不能用来及时的调整、控制设备了。

图2.利用Smart Turbo微波分析仪对TS干物质含量进行检测。

利用微波技术的湿法检测

CEM公司为了解决上述问题，把Smart Turbo微波水分-干物质分析仪和Phönix隔焰炉结合使用，开发了一套全新的检测方案。它能够在几分钟内完成样本的干燥和焚化。利用快速检测的结果对技术设备进行控制和调整，甚至可以在货车供货时提供及时的检测结果。

在Smart Turbo微波水分-干物质分析仪中，污泥样本放置在吸湿的样本载体上，再一并放入微波水分-干物质分析液的秤量天平上见图2)，温度传感器控制着微波分析仪的微波辐射量，对消解的样本进行加热。Smart Turbo微波分析仪能够一直保持着DEV方法中规定的干燥温度105℃。这样一来，得到的检测结果就可以与干燥器检测值相互比较了。为了能够达到与使用干燥器和分析天平的DEV方法相同的检测精度，Smart Turbo微波分析仪中带有内置的、称量精度达0.0001g的秤量天平。这一内置称量天平不断的采集样本的重量数据，保证在干燥过程中，重量恒定时，几分钟内切断电路(典型时间为2 min)。干燥过程中所产生的水蒸汽经通风系统快速排出被测样本所在的空间，可以减少出错的可能性，提高检测的精度依靠的都是Smart Turbo微波分析仪的高自动化：操作者只需把检测样本放到样本载体上、按下干燥开始按钮就可以了。

微波干燥器自动的检测着样本的重量，烘干样本，在干燥过程中不断的秤量样本重量，以便最快的检测到干燥结束的时刻，随后，仪器会自动计算出分析结果，经内置的显示屏、通讯接口或者打印机输出检测结果。另外，Smart Turbo微波分析仪也可以连接一个条码扫描仪。

这一系统的另一个好处是可以避免事故的发生：样本载体在样本干燥结束后是凉的。内置的分析天平也是防尘密封的;在使用中几乎不会受到损伤，所以即使在对恶劣环境中的使用也是十分有好处的。Smart Turbo微波分析仪可以在污水净化处理厂的任一角落使用，快速提供分析结果，从而及时的调整污水净化设备了。

图3.与传统的常规隔焰炉相比较，采用螺旋电热丝加热Phönix隔焰炉有着自己独特的优点：发热元件的质量很小，快速接收微波辐射的能量使得炉壁能在几分钟内加热到理论温度。

可滤除物质的测定

Smart Turbo微波水分-干物质分析仪所使用的控制软件也带有溶解固体物和悬浮固体物(TSS总悬浮固体物)的检测功能。检测时对定义的被测水样本容积(例如1升)进行过滤，过滤出来的物质两分钟内就在Smart Turbo微波水分-干物质分析仪中干燥了。在干燥结束后，微波分析仪自动的计算出被测污水样本中的TSS总悬浮固体物的含量。

oTS有机固体物检测的替代方案

在oTS有机固体物的检测中使用的是Phönix隔焰炉(见图3)。传统的常规隔焰炉消耗的能源很多，焚化过程要持续几个小时，而且干燥器中的坩埚冷却也要等待很长的时间。与传统的常规隔焰炉相比较，采用螺旋电热丝加热Phönix隔焰炉有着自己独特的优点：发热元件的质量很小，快速接收微波辐射的能量使得炉壁能在几分钟内加热到理论温度。同样，它也可以快速的对温度变化进行调节，例如打开炉门、放入样本时带来的温度变化进行调节。

隔热陶瓷材料很高的空气流量保证了污泥样本的快速燃烧，也保证了整个系统很好的通风。CEM特种坩埚能够在离开隔焰炉几秒钟内冷却下来却不吸湿。这也就省去了转化到干燥皿中去的麻烦，加快了再次秤量的速度。通风排气管直接连接到仪器设备上，也保证了设备本身以及周围环境不会积留下大量的灰尘。室内空气和操作者都不会受到防尘气体的危害，仪器设备也无需在通风柜中使用了。甚至还可以在Phönix隔焰炉里进行与焚化处理，而且不需要使用更多的坩埚了。

活性污泥在Phönix隔焰炉内的全部焚化过程只需5min。随后将坩埚和坩埚内的焚化残留物从隔焰炉内取出。冷却20s，就可以放入秤量天平中秤量了。包括秤量和oTS含量计算在内，整个检测可以在10分钟内完成。

快速、可靠的测定亲脂性物质

Smart Turbo微波水分-干物质分析仪可以与MMR模块配套使用。这样组合起来的仪器设备称之为Smart Trac II，能在8s内完成水或者活性污泥中脂肪、油脂和亲脂性物质含量的测定。除了时间上的优点之外，它的使用操作也比传统的干燥器更加简单，更加环保。成熟的检测技术方法使它能够马上为您服务。

重金属、CSB化学需氧量和水化指标总磷量的检测

在静止的和流动的水中，所有的(正)磷酸盐都是一定的营养物质。由于(污水、渗水)的增加使其浓度提高都意味着液体介质中营养物质的提高，导致水源的‘富营养化’：藻类的疯长、氧气消耗过大、直至深部水域出现缺氧。因此，在环境检测分析时磷含量的检测是不可或缺的。

磷的分解一般是过(二)硫酸盐受热后产生的分解。传统的沸点检测法是一种非常费时的方法。作为快速的替代解决方案，CEM公司研发出了利用Mars 6微波分析仪缩短分解时间的检测技术。被测样本只需在特制的玻璃试杯中用Mars 6微波分析仪辐射30min就可以了。可以同时对24个样本进行这样的分解。然后将玻璃试杯中抽取少许，达到规定的标记高度(转入其他器皿中可能会带来错误)，在光谱仪中对磷含量进行测定。

类似于总磷量的检测，利用Mars 6微波分析仪也可以对铬酸进行分析，测定CSB化学需氧量。在重金属含量的光谱分析时，也可以用Mars 6微波分析仪检测水中硝酸的含量以及活性污泥中的王水含量是否符合标准。

与DEV检测方法很好的一致性

TS干物质含量和oTS有机干物质含量的比较检测证明：Smart Turbo微波水分-干物质分析仪和Phönix隔焰炉的检测结果与DEV检测方法的检测结果有着很好的一致性。包括可滤除物质和亲脂性物质含量的检测也都能在很短的时间内完成、并与标准检测方法得到一致的检测结果。类似的，它还可以完成总磷量、CSB化学需氧量和重金属含量的检测。而这些检测仪的使用操作又非常的简单，受过操作培训的人员可以轻松的独立操作。

活性污泥中的干物质含量

只有在了解到污水流量中的固体物质的比例多少时，污水净化过程中采用一级处理、二级处理以及必要时采用三级处理等工艺技术才真正有意义。而要知道固体物质的含量就必须要定期的进行TS干物质含量的检测。在厌氧或者好氧的污泥稳定过程中oTS有机干物质含量是一个非常重要的检测指标。在利用焚烧法处理污泥时也需要对污泥的干物质含量TS进行监控。由于许多控制与TS干物质含量和oTS有机干物质含量的检测有关，因此就需要一种快速的、简单的检测方法。在这方面，微波实验室技术公司能够提供最有价值的服务。