[发明专利]水质浊度检测装置及检测方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及水质检测技术领域，具体为一种水质浊度检测装置及检测方法。

(二)背景技术

环境保护是与人民生活和持续发展密切相关的头等大事，各处水体水质检测的问题也日益受到重视。

自来水处理后的水质浊度的检测是一个有待急需解决的重要问题。

自来水厂主要以河流、湖泊、水库等为供水水源，采用的处理工艺为：混凝→沉淀→过滤→消毒。混凝处理是通过混凝剂的作用将水中胶体和悬浮物等杂质聚结成矾花。沉淀和过滤将矾花从所处理的水中分离出去，最后进行消毒处理。混凝处理的对象包括泥沙等无机物，腐殖质和植物残体等有机物，还包括地表水源水中的病原菌、病毒、致病性原生动物和藻类等微生物等，这些杂质均可不同程度地被结合到矾花中。如贾第虫和隐孢子虫等致病性原生动物的个体大，单纯的常规氯消毒法无法将其杀死，必须得依靠用混凝、沉淀、过滤等所组成的澄清处理法去除。病毒不具有细胞结构和酶系统，是一种近于无生命的微生物，对常规氯消毒处理的抵抗能力也很强，也主要依靠澄清处理法去除。只有病原菌用常规氯消毒法处理较可靠。因此水的消毒处理效果在很大程度上有赖于澄清处理效果，而澄清处理效果是用滤池出水的浊度表示。因此水的浊度是自来水水质检测标准的一项重要指标，对浊度检测的准确度直接影响自来水处理效果，自来水处理的好坏又直接关系到人民的身体健康，因此对水质浊度的检测显得尤其的重要。

目前，水的浊度分为透射光浊度和散射光浊度两种。透射光浊度表达的是一种光学效应，表示光线通过浑水层时受到水中颗粒物阻碍的程度。浑水层被可见光照射时，只有一部分光线能通过，通过浑水层的这部分光线称为透射光，其余的光线被水中的胶体微粒和悬浮物颗粒吸收和反射失去了。胶体微粒的粒径范围为1nm至0.1μm，远小于可见光的波长(可见光的波长范围为0.4～0.76μm)，被可见光照射时不会发生光的反射，但会吸收光线(吸收的光线被转变成向各个方向发射的散射光)，但吸收的光线很弱，所以对透射光强度的影响可以忽略。阻碍光线通过浑水层的主要是粒径大于可见光波长的悬浮物颗粒，这些颗粒被可见光照射时会发生光的反射。因此，透射光浊度表达的是水中粒径大于可见光波长的悬浮物颗粒的浓度，悬浮物颗粒的浓度越高，水的透明度便越低，透射光浊度便越高。测定透射光浊度的方法有多种，其中比浊法需要配置标准浑浊液，过程复杂；光电浊度计最方便并且准确，可仪器昂贵，不适于大量推广。散射光浊度表达的是水中胶体微粒的浓度，胶体微粒是多分子聚集体，在暗室内被一束强光(例如弧光)照射时，微粒内原子中的电子便发生强迫振动而成了新的发光体，往各方向发射电磁波，由此产生散射光。无数个发光体的综合便产生丁铎尔现象(或称为丁铎尔效应)，但需要用超显微镜才能观察到此现象。水中胶体微粒浓度越高，散射光越强。悬浮物颗粒和真溶液中的小分子被可见光照射时所发射的散射光非常微弱，可不计，所以散射光浊度表达的是水中胶体微粒的浓度。

在1995年以前，我国给水处理中和生活饮用水卫生标准中采用的是透射光浊度，此后改用散射光浊度。由于透射光浊度表达的是悬浮物颗粒的浓度而散射光浊度表达的是胶体的浓度，因此同一水样的透射光浊度和散射光浊度之间没有相关性和对应关系。其散射光浊度低，只能表明源水中的胶体和混凝剂水解生成的水不溶物胶体在澄清处理中已充分完全地聚结到絮凝体中除去了，但并不能据此判断和确定透射光浊度的高低。

贾第虫、隐孢子虫等致病性原生动物和悬浮物微粒或微絮凝体的处理效果要用滤池出水的透射光浊度表达。但现在的饮用水标准中只有检测滤池出水的散射光浊度的规定，存在安全隐患。但滤池出水的透射光浊度降低到怎样的程度才能满足氯消毒对澄清处理效果的要求，仍有待解决。

美国的《饮用水水质标准》中，“浑浊度”这一水质项目中也未标具体数值，只规定在自来水处理中滤池出水的散射光浊度任何时候都不得超过5NTU。关键的透射光浊度的具体数值也尚未确定。

综上所述，目前还缺少一种检测迅速、性能稳定、灵敏度高、成本低且能兼顾散射光浊度和透射光浊度的水质浊度检测器具和检测方法。

(三)发明内容

本发明的目的在于设计一种基于石英谐振原理的水质浊度检测装置及其检测方法，采用石英谐振晶片制作传感探头，快速和无污染地对水质进行检测。