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   周友情（1982-）

    男，浙江建德人，助理工程師，現就職于聚光科技（杭州）有限公司，研究方向為水污染源在線監測系統、地表水自動監測系統、煙氣排放連續監測系統。



    摘  要：針對水污染源在線監測系統的工況調查、選型、安裝、調試、驗收、運行維護等問題進行經驗性闡述。

   關鍵詞：水污染源；在線監測系統

    Abstract: Description on conditions inspection, selection, installation, commissioning, acceptance test, opearation and maintenance of water pollution source for online monitoring system.

    Key words: Water pollution source; Online monitoring system

    1 概述

    隨著社會經濟的快速發展，特別是工業的快速發展和人民生活水平的提高，工業廢水和生活污水造成的水體污染問題日益突出，給自然環境和人民生活帶來了極大的挑戰和危害。近年來全國各地環境污染事件不斷涌現，從四川沱江重大水污染事件、松花江污染事件、太湖藍藻事件、白洋淀水污染事件、湖南岳陽砷污染事件到近期的云南陽宗海砷污染事件和江蘇鹽城自來水污染事件等，讓政府和廣大公眾意識到環境污染的嚴重性和環境保護的急迫性。因此，國家在“十一五”期間加大了環境保護的力度，要求水污染源排放口需安裝在線監測系統，實時監控排污企業的排污行為及作為環保行政主管部門的污水處理收費和超標排放處罰的依據。

                         
 
    水污染源在線監測系統由水污染源在線監測儀器和水污染源在線監測站房組成，其中水污染源在線監測儀器包括了化學需氧量（CODcr）在線分析儀、紫外吸收水質在線分析儀（即UV法COD）、總有機碳（TOC）水質在線分析儀、氨氮水質在線分析儀、總磷水質在線分析儀、總氮水質在線分析儀、pH在線分析儀、超聲波明渠流量計、濁度計、懸浮物濃度計、電磁流量計、水質自動采樣器、數據采集儀等儀器儀表。水污染源在線監測系統用于監測工業廢水、生活污水等水污染源的各種污染因子，如化學需氧量（COD）、TOC、氨氮、總磷、總氮、pH、流量、濁度、懸浮物、溶解氧（DO）、各種重金屬等。

    水污染源的各種污染因子的實驗室分析方法很多，但在線監測儀表采用的測量方法主要為：化學需氧量測量方法有重鉻酸鉀氧化法、高錳酸鉀氧化法、庫侖滴定法、紫外吸收法（UV法）等，TOC測量方法為燃燒氧化-非分散紅外吸收法，氨氮測量方法有納氏試劑比色法、氣敏電極法，總磷測量方法有鉬酸銨分光光度法，總氮測量方法堿性過硫酸鉀消解-紫外分光光度法，pH測量方法有玻璃電極法，流量測量方法有超聲波回聲測距法、法拉第電磁感應原理測量法，濁度和懸浮物測量方法有光散射法，溶解氧測量方法有電極法和熒光法等。每種污染因子的各種儀表測量方法各有優缺點，比如COD分析儀表采用的常見測量方法是重鉻酸鉀氧化法和紫外吸收法，氨氮分析儀表采用的常用測量方法是納氏試劑比色法、氣敏電極法，表1即以COD和氨氮的測量方法為例，分析其優缺點。

              表1

                  

    2 系統組成和功能

    水污染源在線監測系統除了包括水污染源在線監測儀器儀表和監測站房外，還包括了采樣及預處理系統、數據采集與處理系統、標準排放口、視頻監控系統（選配）等。其中監測站房提供在線監測儀表穩定工作所需的溫度、濕度等環境要求，是屬于水污染源在線監測系統配套工程的不可缺少的部分；采樣及預處理系統在整個水污染源在線監測系統中是非常關鍵的一部分，大多數情況下采樣及預處理系統設計及運行的好壞是整個在線監測系統能否穩定、正常工作的前提條件。采樣及預處理系統一般由采樣泵、取水管路、預處理系統等組成，采水泵常用的有潛水泵和自吸泵，取水管路常用的有PPR管、UPVC管、鋁塑管、ABS管。預處理系統從設計上大同小異，一般都具有破碎、勻質、過濾、沉淀、清洗等功能，并且預處理系統根據對應配置分析儀表的不同而有所不同，比如COD在線分析儀和氨氮在線分析儀對于預處理系統的過濾功能要求就有所不同；另外預處理系統根據現場監測點水質的工況也有所不同，比如現場水質的水溫、酸堿性，是否含有機溶劑及現場無自來水等因素。數據采集與處理系統一般為GPRS通訊模塊或數據采集儀，對整個在線監測系統的數據進行采集、處理、傳輸；標準排放口和監測站房一樣，是屬于水污染源在線監測系統配套工程不可缺少的一部分，根據國家環保部文件《環發[1999]24號 關于開展排放口規范化整治工作的通知》的要求，每個排污企業必須進行排放口規范化整治，達到排放口的陽光化，以便實時接受環保行政主管部門、公眾媒體的監督和檢查。視頻監控系統一般作為整個系統的選配部分，根據每個地區環保局的要求和排污企業排放口的性質確定是否需要安裝視頻監控系統，并將視頻信號上傳環保監控平臺等。

    3 工況調查和系統設備選型

    水污染源在線監測系統在現場安裝前首先需要進行現場監測點的工況調查，并根據現場工況調查情況進行系統設備的選型和設計。正確、完整的工況調查和設備選型是整個在線監測系統穩定運行和準確測量的先決條件，造成大多數已安裝的水污染在線監測系統不能正常投運很重要一方面原因就是前期未進行或未細致、正確的調查現場水質工況，進而導致設備選型和設計錯誤等連鎖反應。下面以常見的工況調查問題為例進行說明：

    （1）現場環境勘查

    現場環境勘查主要注意點是水質采樣點(一般為明渠、排污管道、窨井)與監測站房的水平距離和垂直距離，按照HJ/T353-2007規范要求水平距離不宜大于50米，而垂直距離一般不宜大于3米。另外還有監測站房內能否提供不低于2公斤壓力、干凈、無雜質的自來水及供暖設施。

    （2）監測點被測參數的工況信息

    包括了被測參數的典型濃度和最大濃度，及客戶現場是否具備手工分析被測參數的實驗條件，以便進行儀表測量量程的選型或定制，及制定后期儀表的調試方案。

    （3）監測點水質工況分析

    監測點水質工況分析根據安裝儀表類型的不同有所不同，其中公共調查部分包括現場監測點排放污水的水溫、水樣顏色及程度、pH范圍、是否含有大量對有機玻璃具有腐蝕性的有機溶劑，上述工況的調查關系到系統的采水泵、取水管路、預處理系統材質的選型和設計。另外針對不同類型的測量儀表需要進行針對性的工況調查，比如采用UV法測量COD時需要調查水樣中主要有機物是否是醇類、糖類、醚類、醛類、酮類、甘油或石蠟中的其中一種；采用鉻法測量COD時需要調查氯離子的典型濃度；測量氨氮時需要調查水樣中是否含有氯氣、次氯酸、次氯酸鈉或余氯等物質；測量TOC時需要調查水樣中是否含有大量的可溶性鹵化物，比如鹽等；測量pH時需要調查水樣中是否含有氫氟酸（HF）；測量總磷或總氮時需要調查水樣中COD的濃度；測量六價鉻時需要調查水樣是否含有次氯酸鹽等氧化性物質及是否含有亞鐵離子、亞硫酸鹽等還原性物質等。上述所調查的內容都對被測參數的測量結果造成了一定的干擾，所以需要根據調查結果進行設備的選型或定制等處理。

    4 系統安裝與調試

   （1）系統安裝

    水污染在線監測系統安裝比較簡單，但規范的安裝是系統穩定運行的基本條件。在線監測系統安裝主要包括采水泵安裝、取水管路安裝、分析儀器安裝等，其中采水泵安裝需要注意的問題是潛水泵在采樣點水體中的安裝位置及泵體的固定或自吸泵的底閥問題；取水管路安裝時應確保監測站房內的分析儀表進出口到采樣點的取水管路是呈逐級降低進行鋪設，并盡量減少管路的彎頭。如果是冬天最低氣溫低于0℃的地區還涉及到管路保溫的問題，一般可以采取將管路埋于凍土層以下、用伴熱帶加保溫棉等方式進行保溫，但采用伴熱帶加熱保溫時需要注意因管路漏水可能造成伴熱帶短路的問題。分析儀器的安裝要注意在監測站房內的布局合理，比如儀器安裝位置應避免陽光直射儀器的正面特別是試劑擺放和光電檢測單元處，并需要考慮日后本監測站房增加分析儀表而應預留的安裝空間問題。

    （2）系統調試

     系統調試主要是對預處理系統和分析儀器進行調試，預處理系統調試包括了水樣流量的調節、電磁閥等控制器件的測試、PLC控制程序的調整等；分析儀器的調試包括了儀器界面參數的設置、試劑導入、儀器校正、質控樣測量及實際廢水測量等，調試步驟和內容不同分析儀器又有所不同，比如鉻法COD需要根據實際廢水測量結果調整消解時間和消解溫度的設置，或者超聲波明渠流量計調試根據不同類型的量水堰槽又有所區別等。

    5 系統驗收

    水污染的驗收工作較為復雜，主要分為監測站房的驗收、在線監測儀器的驗收、聯網驗收等。其中在線監測儀器的驗收是整個系統驗收的主要環節，驗收流程和驗收標準按照HJ/T 354-2007驗收規范進行即可。驗收過程中需要注意的問題是：

    （1）驗收前對所有在線監測儀表進行校準，確保儀器處于正常工作狀態。

    （2）實際廢水比對時，需要確保手工分析和在線監測儀器分析的水樣為同一個水樣。

    （3）驗收過程中注意水樣的保存問題，盡可能的縮短水樣待分析時間，并保證水樣保存的條件。

    （4）水樣實驗室手工分析時要嚴格按照操縱規程進行，比如取樣前先搖勻水樣等操作注意事項。

    總之，水污染源驗收過程中增加人為因素而導致比對誤差的幾率非常大，所以需要比對操作人員具備較強的專業水平和認真仔細的工作態度，才能保證系統驗收數據的準確性。

    6 系統運維

   “三分建設、七分管理”，鑒于我們國家水污染源的水質工況并總結在線監測行業多年的工作經驗，環保主管部門、環保研究機構及在線監測儀器廠家等越來越意識到了運維工作的重要性，所以各地環保主管部門需要根據本地區的情況制定一系列的運維管理制度及管理細則等，使環保主管部門、在線監測儀器廠家、排污企業各行其責，共同確保水污染源在線監測系統能夠長期穩定運行。

    水污染源運維工作主要包括系統的巡檢、系統日常維護、定期保養、定期比對等工作，具體點就是采水泵和管路的定期清洗、預處理濾網清洗和更換、試劑更換、易損件更換、手工比對、儀器定期校準等。通過上述細致的運維工作，使水污染源系統可能出現的問題解決在萌芽狀態。   

    7 結論

    水污染源在線監測系統是監測水污染物排放、保護我們賴以生存的水資源環境的重要手段。但到目前為止，由于資金、設備、人員、監督管理等多種原因，造成了大部分排污企業的水污染源在線監測系統投運率低等情況。“前途是光明的，道路是曲折的”，相信隨著我國經濟水平和科技水平的不斷提高，最終會使水污染源在線監測系統成為環境保護的“慧眼”，實現人與自然的和諧發展。


                                                      源自：《自動化博覽》