一、方案介绍
本方案围绕水环境中氨氮（NH₃-N）浓度的连续在线监测，构建由自动采样、预处理单元、湿化学分析模块、边缘计算与数据传输系统组成的实时监控体系，适应城市河湖、区域水网、污水厂进出水、工业园区排污口及农业尾水治理环境。氨氮是衡量水体氮污染负荷、反映生态健康和排放监管合规性的重要指标，实时监测可支撑污染识别、应急响应和水生态管理。

二、监测目标

三、需求分析
氨氮是多数工业和生活污水的关键污染物，水体中氮负荷的积累会导致富营养化、溶氧下降与水华风险加剧。传统人工检测周期长、无法连续反映水体动态。特别是在污水厂工艺控制、工业企业排放监管、小流域治理评价和河道突发事件处置，需要在线监测及时识别污染扩散，保障决策执行。

四、监测方法
方案采用在线湿化学反应或电化学感测方法，根据水质选择适配手段：
• 纳氏比色法：通过试剂显色检测氨氮浓度，适用于多种水质；
• 电极法（氨离子选择电极）：快速响应、维护量低，适于污水与高浓度场景；
• 紫外光谱法（UV）：用于低维护趋势监测，适于配套验证；
配套自动取样系统完成过滤、定量、加试剂、反应与比色分析，输出数据由算法校正并上传。

五、应用原理
• 水样经蠕动泵送入分析室，自动过滤去除颗粒干扰；
• 在碱性条件下氨态氮以游离氨形式存在；
• 纳氏试剂与氨反应形成黄色或棕色络合物，通过比色计测吸光度；
• 电极法通过氨离子选择膜产生电位差，按能斯特关系换算浓度；
• 系统根据标准曲线自动换算浓度值，并结合温度、电导等参数进行补偿；
• 具备清洗、校准、排污与稀释功能，适应不同量程场景。

六、功能特点
• 全自动无人值守运行
• 支持多量程，通过自动稀释应对高浓度冲击
• 具备自检、自清洗与自校准模块
• 数据上传符合HJ 212生态环境联网标准
• 支持报警、趋势分析、远程诊断和参数调整
• 可与COD、TP、TN等指标扩展为成套水质站点

七、硬件清单
• 氨氮在线监测分析仪（纳氏/电极法）
• 自动取样与过滤预处理组件
• 蠕动泵、试剂储存与配给系统
• 边缘采集终端（RTU/IPC）
• 通信模块（4G/5G/NB-IoT/光纤）
• UPS备电或太阳能供电系统（视场景）
• 户外防腐机柜及安装件
• 可选项：pH/DO/浊度传感器、自动采样留存瓶

八、硬件参数
• 测量范围：0–50mg/L（可扩展至200 mg/L以上）
• 精度：±5%或±0.1mg/L
• 重现性：RSD≤3%
• 最低检出限：0.05mg/L
• 自动清洗周期：可设定5–60分钟
• 防护等级：IP54–IP65
• 长期漂移小，运维周期可达1–3个月补剂维护

九、方案实现
部署流程包括点位踏勘、取样结构设计、设备安装与调试、初始比对校准、水样预处理流程调优、平台联调、试运行验收。运行期间执行标准化维护程序，包括试剂补充、电极校准、比色池清洗和过滤系统检查，确保数据的连续稳定性。

十、数据分析
数据分析包括：
• 实时氨氮趋势与日均值、多日滚动变化
• 污染峰值判定与突发污染识别
• 工艺效率评估（污水厂进出水差值）
• 小流域点位对比，识别污染贡献段
• 与其他因子联动：低DO+高氨氮反映生化系统压力或底泥释放
平台可形成报表、图表与多站点数据联动。

十一、预警决策
监管逻辑依据设定阈值、变化速率与联动参数：
• 一次超标报警
• 连续超标趋势预警
• 工艺失败报警（污水厂进水突高）
• 河道污染输入响应（源头识别）
可联动应急措施，包括拦截、分流、加药、现场核查与应急采样。

十二、方案优势
• 精度可靠、长期运行稳定
• 数据可采信，满足监管平台联网
• 实现由人工检测向智能监控过渡
• 支撑治理工程验收、排污许可执行、绩效考核
• 可与微站/浮标/断面监测形成多层布控

十三、应用领域
• 污水处理厂进出水
• 工业排污口在线监控
• 城市黑臭河道治理
• 农业尾水与水产养殖排放区
• 村镇污水治理工程验收与运维
• 水功能区达标考核断面

十四、效益分析
氨氮在线监测可显著降低监管盲区，及时发现异常排放，提升治理效率；通过长期溯源减少偷排行为，支撑精准执法；并为低成本、高频治理措施提供数据依据，实现生态环境风险最小化。

十五、国标规范
适配国家标准体系：
• HJ 1010 氨氮在线监测技术规范
• HJ/T 355 水污染源在线监测规范
• GB 3838 地表水环境质量标准
• HJ 212–2025 在线监测数据传输标准
• 排污单位自行监测要求及排污许可管理制度

十六、参考文献
氨氮在线分析技术发展、纳氏法比色检测研究、污水厂氮负荷控制策略、黑臭水体治理方案与工程案例。

十七、案例分享
某城镇污水厂部署氨氮在线监测，实时监控进出水变化，成功识别上游工业偷排；排水达标率提升15%，并通过监测数据驱动曝气调控，节能约12%，形成智能运维示范场景。