
UV法COD傳感器的檢測穩(wěn)定性核心取決于紫外光吸收信號的精準捕捉,而水質(zhì)環(huán)境中的干擾組分通過“物理遮蔽"“光譜疊加"兩種路徑影響檢測結(jié)果:懸浮物與色度會遮蔽檢測光路,削弱紫外光強度,造成COD檢測值虛高;DOM中腐殖質(zhì)、富里酸等組分在紫外波段的吸收峰與有機污染物重疊,形成光譜干擾,導(dǎo)致目標信號難以精準剝離。此外,水體pH值異常、高溫或低溫環(huán)境會加速傳感器光學(xué)組件老化,間接降低長期運行穩(wěn)定性。基于此,穩(wěn)定性驗證需圍繞“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)計試驗,采用“單一變量+多參數(shù)耦合"的驗證思路,以檢測誤差(與國標重鉻酸鹽法比對)、相對標準偏差(RSD)為核心評價指標——當檢測誤差≤±10%且RSD≤5%時,判定傳感器處于穩(wěn)定檢測狀態(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)用場景,其水質(zhì)相對溫和,但仍存在季節(jié)性干擾組分波動特征,需重點驗證懸浮物、色度及DOM對檢測穩(wěn)定性的影響。選取我國南方湖泊、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)驗證體系。試驗結(jié)果顯示:當懸浮物濃度≤100 NTU、色度≤50 度時,傳感器檢測誤差穩(wěn)定在±5%以內(nèi),RSD≤3%,穩(wěn)定性良好;當懸浮物濃度升至100~200 NTU、色度50~100 度時,需啟用雙波長(254 nm+550 nm)差分算法修正,修正后檢測誤差可控制在±8%以內(nèi),仍處于穩(wěn)定范圍;當懸浮物濃度>200 NTU或色度>100 度時,即使經(jīng)算法修正,檢測誤差仍超±15%,RSD>6%,主要因高濃度懸浮物形成的“光散射效應(yīng)"無法通過簡單差分算法抵消。針對DOM干擾,地表水DOM以天然腐殖質(zhì)為主,采用四波長(254 nm/365 nm/420 nm/550 nm)檢測技術(shù)可有效區(qū)分其吸收貢獻,當DOM濃度≤30 mg/L時,修正后檢測誤差≤±6%;當DOM濃度>30 mg/L時,不同類型DOM的光譜疊加效應(yīng)增強,誤差升至±12%以上。綜上,UV法COD傳感器在地表水場景的適用邊界為: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大,是驗證UV法COD傳感器適用邊界的關(guān)鍵場景。選取印染、化工、食品加工、電鍍四類典型工業(yè)廢水,重點驗證高濃度有機污染物、特征干擾物(如染料、重金屬離子)對檢測穩(wěn)定性的影響。試驗表明,UV法COD傳感器對不同類型工業(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)等易降解有機物為主)中,當COD濃度≤5000 mg/L時,檢測誤差≤±10%,RSD≤4%,穩(wěn)定性達標;當COD濃度>5000 mg/L時,因有機污染物濃度過高導(dǎo)致紫外光嚴重衰減,超出傳感器檢測線性范圍,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,傳感器檢測誤差仍超±15%,主要因染料分子的共軛結(jié)構(gòu)在紫外-可見光波段形成強吸收,與有機污染物光譜嚴重重疊,現(xiàn)有算法難以精準修正;僅當色度≤200 度且COD濃度≤1000 mg/L時,檢測穩(wěn)定性方可保障。在化工廢水(含酚類、芳烴等芳香族有機物)中,此類物質(zhì)對254 nm紫外光吸收系數(shù),傳感器檢測靈敏度提升,但當COD濃度>2000 mg/L時,易出現(xiàn)信號飽和,誤差超±12%。電鍍廢水因有機污染物含量低(COD通常<500 mg/L),但含高濃度重金屬離子(如Cu2?、Cr??),試驗證實重金屬離子對紫外光吸收無顯著干擾,傳感器檢測誤差≤±5%,適用邊界主要受COD濃度下限限制(檢測下限通常為5 mg/L)。
高濁度水體(如汛期地表水、污水處理廠進水口、礦山排水)的核心干擾為懸浮物,其適用邊界驗證需重點突破高懸浮物濃度下的檢測穩(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)合實際礦山排水樣本開展試驗。結(jié)果顯示:未啟用自清潔功能時,當懸浮物濃度>300 NTU,傳感器光窗12小時內(nèi)即出現(xiàn)嚴重污垢附著,透光率下降超30%,檢測誤差超±20%;啟用“定時清潔+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,傳感器可穩(wěn)定運行72小時,檢測誤差≤±8%,RSD≤5%;當懸浮物濃度>500 NTU時,即使頻繁清潔,光窗表面仍會殘留細微顆粒,形成持續(xù)的光散射干擾,同時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%)、長期使用壽命縮短。因此,在高濁度水體場景中,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(如在線過濾)使用,否則無法保障檢測穩(wěn)定性。
