煤矿的排水口和城市污水厂的排口,表面上都是“一个口子往外排水”,实际条件差得远。矿井水从井下抽上来,带着煤粉、带着盐、氯离子常常高得离谱,排出去还走的是明渠。把污水厂那套设备原封不动搬过来,COD大概率测不准,管路一两个月就堵。
先把这个场景的脾气说清楚:
氯离子高:矿井水含盐量普遍偏高,氯离子几百到几千毫克每升都常见。这对重铬酸钾法测COD是直接干扰。
悬浮物多:煤粉细、沉降慢、颜色深。进仪器的水样不处理,比色池会脏,采样泵管会磨。

明渠排放:出口是渠不是管,流量不能靠管道流量计,必须做堰槽。
pH不稳定:含硫煤层遇到水会氧化生成硫酸,pH可能低到3~4;也有的矿井水偏碱。波动很大。
这三条决定了设备选型和安装方式,不是随便配齐数量就行。
COD的经典方法是重铬酸钾氧化。重铬酸钾是强氧化剂,它在酸性条件下会把水里的还原性物质氧化掉,然后用吸光度算消耗了多少。
问题在于:氯离子也会被重铬酸钾氧化。
反应式大致是氯离子被氧化成氯气,消耗掉的氧化剂最终被算进了COD。结果就是——水本身没那么多有机物,COD读数却虚高。氯离子越高,虚高得越离谱。
解决办法有三个层次:
加掩蔽剂:硫酸汞把氯离子络合住,让它不参与反应。这是标准方法里的做法,但汞有毒,废液处理麻烦。
氯气校正法:HJ/T 70 专门为高氯废水写的,把氯离子氧化产生的干扰单独测定再扣掉。
稀释:氯离子浓度稀释到干扰可接受的范围。简单,但稀释会放大误差。
SC-1000 COD仪的抗氯能力指标是氯离子影响≤±3.4%,配上自动稀释或者高氯模式,日常运行能应付大多数矿井水。但选型前一定要先测一下原水的氯离子浓度——这个数决定后面所有配置。
另外仪器的量程0~2000mg/L,可扩展,矿井水COD一般不高(几十到几百),量程主要留余量给异常工况。
煤粉的危害不是“脏”,是“磨”和“堵”:
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采样泵管:蠕动泵管被煤粉磨,寿命从几个月掉到几周,泵管一破负压就掉,采不上水。
比色池:细颗粒沉积在池壁,光路被挡,吸光度偏高,数据一天天往上飘。
管路阀门:煤粉加钙镁,阀芯容易卡。
采样器:留样瓶里沉积一层煤泥,样品代表性下降。
所以煤矿排口的采样器有几个要求跟普通污水站不同:
前置过滤必须做。ZSC-VID配聚四氟乙烯或者不锈钢过滤头,按水质选目数——太细会堵,太粗挡不住,一般几十目起步。
管路要有空气反吹、自动清洗、自动润洗。煤粉黏在管壁上,不吹不洗,第二天就堵一半。
采样模式按扬程选。ZSC-VID垂直8米、水平80米,矿井口到仪器柜的距离通常够用;如果渠面到仪器很远,可以选潜水泵模式。
冷藏4±2℃,24瓶1L,等比例留样误差≤±1.5%,超标留样才有复核价值。
管道流量计测的是满管流动,明渠是自由液面,两者原理不一样。明渠要做的是:装一个标准堰或者槽,让水位和流量建立固定关系,然后测水位反算流量。
WBXY-MQ20A01支持三种槽型:巴歇尔槽、三角堰、矩形堰。
巴歇尔槽:最chang用,水头损失小、不易淤积,含沙水也扛得住。煤矿排口shou选。
三角堰:适合小流量,精度高,但悬浮物容易在堰前沉积。
矩形堰:宽渠大流量用,结构简单。
它的指标:量程0.3~2m(按槽型换算成流量),测距精度小于3mm,盲区小于0.3m,内置温度传感器做实时补偿——这一点在户外很重要,超声波声速随温度变化,不补偿的话早晚温差能带来几厘米的水位误差。
还有两个实用功能:蓝牙打印和数据存储100万条。现场核查、比对的时候,能直接打一条记录,比翻系统方便。
氨氮(SC-1000):水杨酸分光光度法,0~100mg/L,定量下限0.021mg/L。矿井水氨氮一般不高,主要是zha药残留(an油zha药)带来的。量程选小的就够,灵敏度更重要。
总磷(SC-1000):钼酸铵法,0~50mg/L。煤矿排口总磷通常很低,主要防异常。
pH(在线监测):煤矿pH波动是重点,酸性矿井水pH可能3~4,直接排会污染受纳水体。pH探头要选耐酸碱型敏感膜,普通膜在低pH下寿命很短。
顺带说一句:COD和氨氮都是试剂法,矿井水的浊度和色度会影响比色。所以预处理不只是防堵,也是保证比色的准确性。
K37A这套数采仪是排口联网的标准配置:
6路隔离RS232、6路隔离RS485,16路模拟量输入,8路开关量,8路继电器输出——COD、氨氮、总磷、pH、流量五台设备全接上还有余量。
内置4G全网通,蓝牙/WiFi,2路千兆以太网,有线无线都能走。
支持HJ212-2005/2017/2025三代协议,老的新的平台都能对接。
64GB存储,3年以上数据;内置锂电池断电续航6小时以上
10.1寸触摸屏,现场能看实时数据和历史曲线,不用连电脑。
还内置了常见环保仪表的协议库,选仪表型号就能配,不用为每台设备单独开发驱动——这对多品牌混装的排口很实用。
一般认为氯离子超过1000mg/L就要考虑干扰,超过5000mg/L必须做氯气校正或者稀释。但这不是绝对值——还要看COD本身的水平。COD只有50mg/L、氯离子1000mg/L,干扰占比就很大;COD有500mg/L,同样氯离子影响相对小。判断方法是做加标回收:加已知量标准物质,回收率明显偏离100%就说明有干扰。
必须配。超声波测的是水位,水位到流量要靠堰槽的几何关系换算。没有标准堰槽,水位和流量没有确定关系,测出来的数没有意义,也没法通过验收。堰槽要按规范施工,尺寸公差影响精度。
煤粉沉降快、黏性强,普通采样器的过滤头和管路几天就堵。堵了之后采不到水,留样是空的,超标了也拿不出证据。所以要选带反吹、自动清洗、可换过滤头的机型,运维周期才拉得长。
pH低会腐蚀金属件。取样管路、泵头、阀门都要选耐酸的材质(PP、PTFE),pH电极要选耐酸碱型敏感膜。另外酸性水进入试剂法仪器,会改变反应体系的酸度,影响消解和比色,必要时先中和再测。
能。K37A有多路通讯接口和4G模块,可以同时向多个平台推送,HJ212协议给环保,Modbus或者自定义协议给矿内系统。注意两边上报周期和数据口径要提前对齐,不然容易被判定数据不一致。
用途 | 型号 | 关键指标 |
COD | SC-1000 | 重铬酸钾法,0~2000mg/L,氯离子影响≤±3.4%;HJ377-2019、HJ/T70 |
氨氮 | SC-1000 | 水杨酸法,0~100mg/L,定量下限0.021mg/L |
总磷 | SC-1000 | 钼酸铵法,0~50mg/L,重复性≤±1.0% |
pH | 在线pH电极 | 0~14pH,耐酸碱敏感膜,适用酸性矿井水 |
流量 | WBXY-MQ20A01 | 超声波明渠,巴歇尔槽/三角堰/矩形堰,0.3~2m,测距精度<3mm;HJ15-2019 |
采样留样 | ZSC-VID | 24瓶×1L,4±2℃,等比例误差≤±1.5%,垂直8m/水平80m;HJ/T372-2007 |
数据采集 | K37A | 6×RS232、6×RS485、16路模拟量、4G、64GB,HJ212三代协议;HJ477-2009 |