污水處理中水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用

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摘要：水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)由自動監(jiān)控設(shè)備和監(jiān)控中心構(gòu)成，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于污水處理中。本文結(jié)合大連某城市污水處理廠的應(yīng)用實例，研究了水質(zhì)自動分析設(shè)備的工作原理，并通過水樣比對試驗分析，評價了在線監(jiān)測數(shù)據(jù)與實驗室監(jiān)測結(jié)果的誤差范圍。結(jié)果表明，在線監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度較高，符合在線監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)要求，具有自動化、信息化、實時性強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點，可以作為環(huán)境管理的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：污水處理；在線監(jiān)測；比對監(jiān)測；標(biāo)準(zhǔn)

在線監(jiān)測自動監(jiān)控系統(tǒng)是污水處理廠實現(xiàn)污染物總量控制與監(jiān)督管理的重要依據(jù)。污水處理廠水質(zhì)在線系統(tǒng)是控制水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放的有效手段，可以通過在線監(jiān)測系統(tǒng)將實時數(shù)據(jù)上傳保存，方便企業(yè)掌握水質(zhì)動態(tài)，確保出水水質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。同時，企業(yè)可以及時了解來水情況，如果發(fā)現(xiàn)異常，就采取有效處理措施，防止污染事故發(fā)生，方便環(huán)境管理部門監(jiān)督和檢查。

1水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成

自動監(jiān)控系統(tǒng)由自動監(jiān)控設(shè)備和監(jiān)控中心兩部分組成。自動監(jiān)控設(shè)備是指在污染源現(xiàn)場安裝的用于監(jiān)測污染物的流量計、流速計、污染治理設(shè)施運行記錄儀和數(shù)據(jù)采集傳輸儀等儀表，是污染防治設(shè)施的重要組成部分。監(jiān)控中心與自動監(jiān)控設(shè)備通過信息傳輸線路相連接，其利用計算機(jī)和其他設(shè)備對重點污染源實施自動監(jiān)測。具體包括水樣采集單元、配水單元、分析單元和控制單元等。分析單元由一系列水質(zhì)自動分析和測量儀器組成，是在線監(jiān)測系統(tǒng)的核心部分[1-2]。

2水質(zhì)自動分析設(shè)備

某污水處理廠設(shè)計規(guī)模為日處理污水1萬t，該廠污水處理采用CAST工藝，主要建設(shè)內(nèi)容包括粗格柵間、細(xì)格柵間、提升泵房、曝氣沉沙池、CAST生化池、污泥處理系統(tǒng)、消毒間、三級處理等，排水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）一級標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn)。該水廠在進(jìn)水口和出水口各安裝了COD、氨氮及pH水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)，具體情況如表1所示。

2.1COD在線分析儀

基本測量原理是污水中的有機(jī)物可以吸收紫外線。含有共軛雙鍵或多環(huán)芳烴的有機(jī)物溶解在水中，對紫外光有吸收作用，人們可以通過測量這些有機(jī)物對254nm紫外光的吸收度，評估水體的有機(jī)物污染程度。

2.2氨氮在線分析儀

在線氨氮測試采用氨氣敏電極感測原理。樣品中加入NaOH溶液，充分混和均勻，調(diào)節(jié)樣品的pH，使其大于12，這時所有的銨離子都轉(zhuǎn)換成氣態(tài)的NH3。此外，加入絡(luò)合劑，如EDTA調(diào)節(jié)樣品，防止生成鈣鹽沉淀。游離態(tài)的氨氣透過一層半透膜（材質(zhì)Teflon），進(jìn)入氨氣敏電極的內(nèi)部參與化學(xué)反應(yīng)，改變了電極內(nèi)部電解液的pH。pH的變化量與NH3的濃度成線性關(guān)系，由電極感測出來，再由主機(jī)換算成氨氮的濃度。

2.3pH在線分析儀

工作原理是利用對溶液pH值/ORP值變化敏感的測量電極和有恒定電位的參比電極所組成的工作電池來測量電勢，借助待測溶液的pH和ORP值與工作電池的電勢大小之間的線性關(guān)系來實現(xiàn)測定。

3水樣比對試驗分析

安裝的COD在線分析儀、氨氮在線分析儀、pH在線分析儀均已完成調(diào)試和試運行。零點漂移、量程漂移、重現(xiàn)性檢測符合規(guī)范要求，且COD在線分析儀已完成COD轉(zhuǎn)換系數(shù)的校準(zhǔn)，滿足《水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)驗收技術(shù)規(guī)范（試行）》（HJ/T354—2007）中的條件。污水進(jìn)口和出口處分別設(shè)置一個監(jiān)測點位，采集實際污水樣品，以COD、氨氮、pH為監(jiān)測項目，與在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行在線比對試驗。每天監(jiān)測3次，監(jiān)測2d。比對試驗過程中，應(yīng)將水污染源在線監(jiān)測儀器測量結(jié)果與國標(biāo)法測量結(jié)果組成一個數(shù)據(jù)對，至少獲得6個測定數(shù)據(jù)對，計算實際水樣比對試驗的相對誤差，80%的相對誤差值應(yīng)達(dá)到比對試驗驗收的指標(biāo)要求。實際水樣比對試驗的相對誤差公式為：式中，A為實際水樣比對試驗的相對誤差；Xn為第n次測量值；Bn為標(biāo)準(zhǔn)方法的測定值。污水入口COD在線實際水樣比對試驗的6個樣品中，4個樣品濃度范圍為30mg/L≤COD＜60mg/L，相對誤差范圍為4.9%～11.2%，符合標(biāo)準(zhǔn)的在線數(shù)據(jù)為4個，2個樣品濃度范圍為60mg/L≤COD＜100mg/L，相對誤差分別為10.2%、12.3%，符合標(biāo)準(zhǔn)的在線數(shù)據(jù)為2個。污水入口COD達(dá)標(biāo)率為100%。出口COD在線實際水樣比對試驗的6個樣品濃度范圍均為COD＜30mg/L，相對誤差范圍為4.3%～8.5%。污水出口COD達(dá)標(biāo)率為100%。入口和出口COD在線分析儀均符合《水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)驗收技術(shù)規(guī)范（試行）》（HJ/T354—2007）中達(dá)標(biāo)率80%的要求。由圖1和圖2可知，污水進(jìn)口COD在線實際水樣比對試驗的6個樣品中，4個樣品濃度范圍為30mg/L≤COD＜60mg/L，相對誤差范圍為4.9%～11.2%，2個樣品濃度范圍為60mg/L≤COD＜100mg/L，相對誤差分別為10.2%、12.3%；出口COD在線實際水樣比對試驗的6個樣品濃度范圍均為COD＜30mg/L，相對誤差范圍為4.3%～8.5%，進(jìn)出口比對均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。由圖3和圖4可知，污水進(jìn)口氨氮在線實際水樣比對試驗中，6個樣品相對誤差范圍為3.4%～9.4%，出口氨氮相對誤差范圍為4.8%～11.6%，進(jìn)出口比對均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。由圖5和圖6可知，污水進(jìn)口pH在線實際水樣比對試驗中，6個樣品相對誤差范圍為-0.30%～0.19%；出口pH在線實際水樣比對試驗中，6個樣品相對誤差范圍為-0.39%～0.25%，進(jìn)出口比對均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

4結(jié)論

現(xiàn)有的污水監(jiān)管手段是一種被動的事后管理手段，存在較大的不足，解決這個問題的關(guān)鍵是實現(xiàn)監(jiān)測結(jié)果的實時控制[3]。水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)在污染防治環(huán)境管理方面發(fā)揮重要作用，具有自動化、信息化、實時性強(qiáng)和可靠性高等優(yōu)點，可及時準(zhǔn)確地為污染控制和科學(xué)決策提供依據(jù)，未來在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和可視化應(yīng)用中將有更廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)

1王薇，宋劍飛，徐敏.水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)在城鎮(zhèn)污水處理廠的應(yīng)用研究[J].北方環(huán)境，2011，（1）：138-140.

2劉玉紅.水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)在污水處理廠的應(yīng)用[J].中國科技信息，2009，（20）：24-27.

3陳述蔚，王小奇，陳征雄.污水處理廠水質(zhì)水量在線監(jiān)測及遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)[J].電氣技術(shù)，2008，（5）：84-110.

作者：韋丹 單位：遼寧省大連生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心