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案例详细
标题水污染源在线监测系统应用经验探讨
技术领域工厂信息化
行业
简介针对水污染源在线监测系统的工况调查、选型、安装、调试、验收、运行维护等问题进行经验性阐述。
内容一、概述 

    随着社会经济的快速发展，特别是工业的快速发展和人民生活水平的提高，工业废水和生活污水造成的水体污染问题日益突出，给自然环境和人民生活带来了极大的挑战和危害。近年来全国各地环境污染事件不断涌现，从四川沱江重大水污染事件、松花江污染事件、太湖蓝藻事件、白洋淀水污染事件、湖南岳阳砷污染事件到近期的云南阳宗海砷污染事件和江苏盐城自来水污染事件等，让政府和广大公众意识到环境污染的严重性和环境保护的急迫性。因此，国家在“十一五”期间加大了环境保护的力度，要求水污染源排放口需安装在线监测系统，实时监控排污企业的排污行为及作为环保行政主管部门的污水处理收费和超标排放处罚的依据。

    水污染源在线监测系统由水污染源在线监测仪器和水污染源在线监测站房组成，其中水污染源在线监测仪器包括了化学需氧量（CODcr）在线分析仪、紫外吸收水质在线分析仪（即UV法COD）、总有机碳（TOC）水质在线分析仪、氨氮水质在线分析仪、总磷水质在线分析仪、总氮水质在线分析仪、pH在线分析仪、超声波明渠流量计、浊度计、悬浮物浓度计、电磁流量计、水质自动采样器、数据采集仪等仪器仪表。水污染源在线监测系统用于监测工业废水、生活污水等水污染源的各种污染因子，如化学需氧量（COD）、TOC、氨氮、总磷、总氮、pH、流量、浊度、悬浮物、溶解氧（DO）、各种重金属等。

    水污染源的各种污染因子的实验室分析方法很多，但在线监测仪表采用的测量方法主要为：化学需氧量测量方法有重铬酸钾氧化法、高锰酸钾氧化法、库仑滴定法、紫外吸收法（UV法）等，TOC测量方法为燃烧氧化-非分散红外吸收法，氨氮测量方法有纳氏试剂比色法、气敏电极法，总磷测量方法有钼酸铵分光光度法，总氮测量方法碱性过硫酸钾消解-紫外分光光度法，pH测量方法有玻璃电极法，流量测量方法有超声波回声测距法、法拉第电磁感应原理测量法，浊度和悬浮物测量方法有光散射法，溶解氧测量方法有电极法和荧光法等。每种污染因子的各种仪表测量方法各有优缺点，比如COD分析仪表采用的常见测量方法是重铬酸钾氧化法和紫外吸收法，氨氮分析仪表采用的常用测量方法是纳氏试剂比色法、气敏电极法，下面以COD和氨氮的测量方法为例，分析其优缺点：

二、系统组成和功能

    水污染源在线监测系统除了包括水污染源在线监测仪器仪表和监测站房外，还包括了采样及预处理系统、数据采集与处理系统、标准排放口、视频监控系统（选配）等。其中监测站房提供在线监测仪表稳定工作所需的温度、湿度等环境要求，是属于水污染源在线监测系统配套工程的不可缺少的部分；采样及预处理系统在整个水污染源在线监测系统中是非常关键的一部分，大多数情况下采样及预处理系统设计及运行的好坏是整个在线监测系统能否稳定、正常工作的前提条件。采样及预处理系统一般由采样泵、取水管路、预处理系统等组成，采水泵常用的有潜水泵和自吸泵，取水管路常用的有PPR管、UPVC管、铝塑管、ABS管。预处理系统从设计上大同小异，一般都具有破碎、匀质、过滤、沉淀、清洗等功能，并且预处理系统根据对应配置分析仪表的不同而有所不同，比如COD在线分析仪和氨氮在线分析仪对于预处理系统的过滤功能要求就有所不同；另外预处理系统根据现场监测点水质的工况也有所不同，比如现场水质的水温，酸碱性，是否含有机溶剂及现场无自来水等因素。数据采集与处理系统一般为GPRS通讯模块或数据采集仪，对整个在线监测系统的数据进行采集、处理、传输等处理；标准排放口和监测站房一样，是属于水污染源在线监测系统配套工程不可缺少的一部分，根据国家环保部文件《环发[1999]24号 关于开展排放口规范化整治工作的通知》的要求，每个排污企业必须进行排放口规范化整治，达到排放口的阳光化，以便实时接受环保行政主管部门、公众媒体的监督和检查。视频监控系统一般作为整个系统的选配部分，根据每个地区环保局的要求和排污企业排放口的性质确定是否需要安装视频监控系统，并将视频信号上传环保监控平台等。

三、工况调查和系统设备选型

    水污染源在线监测系统在现场安装前首先需要进行现场监测点的工况调查，并根据现场工况调查情况进行系统设备的选型和设计。正确、完整的工况调查和设备选型是整个在线监测系统稳定运行和准确测量的先决条件，造成大多数已安装的水污染在线监测系统不能正常投运很重要一方面原因就是前期未进行或未细致、正确的调查现场水质工况，进而导致设备选型和设计错误等连锁反应。下面以常见的工况调查问题为例进行说明：

1、现场环境勘查

    现场环境勘查主要注意点是水质采样点(一般为明渠、排污管道、窨井)与监测站房的水平距离和垂直距离，按照HJ/T353-2007规范要求水平距离不宜大于50米，而垂直距离一般不宜大于3米。另外还有监测站房内能否提供不低于2公斤压力、干净、无杂质的自来水及供暖设施。

2、监测点被测参数的工况信息

    包括了被测参数的典型浓度和最大浓度，及客户现场是否具备手工分析被测参数的实验条件，以便进行仪表测量量程的选型或定制，及制定后期仪表的调试方案。

3、监测点水质工况分析

    监测点水质工况分析根据安装仪表类型的不同有所不同，其中公共调查部分包括现场监测点排放污水的水温、水样颜色及程度、pH范围、是否含有大量对有机玻璃具有腐蚀性的有机溶剂，上述工况的调查关系到系统的采水泵、取水管路、预处理系统材质的选型和设计。另外针对不同类型的测量仪表需要进行针对性的工况调查，比如采用UV法测量COD时需要调查水样中主要有机物是否是醇类、糖类、醚类、醛类、酮类、甘油或石蜡中的其中一种；采用铬法测量COD时需要调查氯离子的典型浓度；测量氨氮时需要调查水样中是否含有氯气、次氯酸、次氯酸钠或余氯等物质；测量TOC时需要调查水样中是否含有大量的可溶性卤化物，比如盐等；测量pH时需要调查水样中是否含有氢氟酸（HF）；测量总磷或总氮时需要调查水样中COD的浓度；测量六价铬时需要调查水样是否含有次氯酸盐等氧化性物质及是否含有亚铁离子、亚硫酸盐等还原性物质等。上述所调查的内容都对被测参数的测量结果造成了一定的干扰，所以需要根据调查结果进行设备的选型或定制等处理。

四、系统安装与调试

1、系统安装

    水污染在线监测系统安装比较简单，但规范的安装是系统稳定运行的基本条件。在线监测系统安装主要包括采水泵安装、取水管路安装、分析仪器安装等，其中采水泵安装需要注意的问题是潜水泵在采样点水体中的安装位置及泵体的固定或自吸泵的底阀问题；取水管路安装时应确保监测站房内的分析仪表进出口到采样点的取水管路是呈逐级降低进行铺设，并尽量减少管路的弯头。如果是冬天最低气温低于0℃的地区还涉及到管路保温的问题，一般可以采取将管路埋于冻土层以下、用伴热带加保温棉等方式进行保温，但采用伴热带加热保温时需要注意因管路漏水可能造成伴热带短路的问题。分析仪器的安装要注意在监测站房内的布局合理，比如仪器安装位置应避免阳光直射仪器的正面特别是试剂摆放和光电检测单元处，并需要考虑日后本监测站房增加分析仪表而应预留的安装空间问题。

2、系统调试

    系统调试主要是对预处理系统和分析仪器进行调试，预处理系统调试包括了水样流量的调节、电磁阀等控制器件的测试、PLC控制程序的调整等；分析仪器的调试包括了仪器界面参数的设置、试剂导入、仪器校正、质控样测量及实际废水测量等，调试步骤和内容不同分析仪器又有所不同，比如铬法COD需要根据实际废水测量结果调整消解时间和消解温度的设置，或者超声波明渠流量计调试根据不同类型的量水堰槽又有所区别等。

五、系统验收

    水污染的验收工作较为复杂，主要分为监测站房的验收、在线监测仪器的验收、联网验收等。其中在线监测仪器的验收是整个系统验收的主要环节，验收流程和验收标准按照HJ/T 354-2007验收规范进行即可。验收过程中需要注意的问题是：

    1、验收前对所有在线监测仪表进行校准，确保仪器处于正常工作状态。

    2、实际废水比对时，需要确保手工分析和在线监测仪器分析的水样为同一个水样。

    3、验收过程中注意水样的保存问题，尽可能的缩短水样待分析时间，并保证水样保存的条件。

    4、水样实验室手工分析时要严格按照操纵规程进行，比如取样前先摇匀水样等操作注意事项。

    总之，水污染源验收过程中增加人为因素而导致比对误差的几率非常大，所以需要比对操作人员具备较强的专业水平和认真仔细的工作态度，才能保证系统验收数据的准确性。

六、系统运维

    “三分建设、七分管理”，鉴于我们国家水污染源的水质工况并总结在线监测行业多年的工作经验，环保主管部门、环保研究机构及在线监测仪器厂家等越来越意识到了运维工作的重要性，所以各地环保主管部门需要根据本地区的情况制定一系列的运维管理制度及管理细则等，使环保主管部门、在线监测仪器厂家、排污企业各行其责，共同确保水污染源在线监测系统能够长期稳定运行。

    水污染源运维工作主要包括系统的巡检、系统日常维护、定期保养、定期比对等工作，具体点就是采水泵和管路的定期清洗、预处理滤网清洗和更换、试剂更换、易损件更换、手工比对、仪器定期校准等。通过上述细致的运维工作，使水污染源系统可能出现的问题解决在萌芽状态。

七、结论

    水污染源在线监测系统是监测水污染物排放、保护我们赖以生存的水资源环境的重要手段。但到目前为止，由于资金、设备、人员、监督管理等多种原因，造成了大部分排污企业的水污染源在线监测系统投运率低等情况。“前途是光明的，道路是曲折的”，相信随着我国经济水平和科技水平的不断提高，最终会使水污染源在线监测系统成为环境保护的“慧眼”，实现人与自然的和谐发展。