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

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摘要：水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由自動(dòng)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(shí)例，研究了水質(zhì)自動(dòng)分析設(shè)備的工作原理，并通過水樣比對(duì)試驗(yàn)分析，評(píng)價(jià)了在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)結(jié)果的誤差范圍。結(jié)果表明，在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度較高，符合在線監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)要求，具有自動(dòng)化、信息化、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，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(cè)；比對(duì)監(jiān)測(cè)；標(biāo)準(zhǔn)

在線監(jiān)測(cè)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)是污水處理廠實(shí)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(cè)系統(tǒng)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳保存，方便企業(yè)掌握水質(zhì)動(dòng)態(tài)，確保出水水質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)，企業(yè)可以及時(shí)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(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成

自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)由自動(dòng)監(jiān)控設(shè)備和監(jiān)控中心兩部分組成。自動(dòng)監(jiān)控設(shè)備是指在污染源現(xiàn)場(chǎng)安裝的用于監(jiān)測(cè)污染物的流量計(jì)、流速計(jì)、污染治理設(shè)施運(yùn)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(dòng)監(jiān)控設(shè)備通過信息傳輸線路相連接，其利用計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備對(duì)重點(diǎn)污染源實(shí)施自動(dòng)監(jiān)測(cè)。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(dòng)分析和測(cè)量?jī)x器組成，是在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心部分[1-2]。

2水質(zhì)自動(dòng)分析設(shè)備

某污水處理廠設(shè)計(jì)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(jí)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(jí)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(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具體情況如表1所示。

2.1COD在線分析儀

基本測(cè)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(duì)紫外光有吸收作用，人們可以通過測(cè)量這些有機(jī)物對(duì)254nm紫外光的吸收度，評(píng)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(cè)試采用氨氣敏電極感測(cè)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(shí)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(cè)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(duì)溶液pH值/ORP值變化敏感的測(cè)量電極和有恒定電位的參比電極所組成的工作電池來測(cè)量電勢(shì)，借助待測(cè)溶液的pH和ORP值與工作電池的電勢(shì)大小之間的線性關(guān)系來實(shí)現(xiàn)測(cè)定。

3水樣比對(duì)試驗(yàn)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(yùn)行。零點(diǎn)漂移、量程漂移、重現(xiàn)性檢測(cè)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(cè)系統(tǒng)驗(yàn)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(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，采集實(shí)際污水樣品，以COD、氨氮、pH為監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，與在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行在線比對(duì)試驗(yàn)。每天監(jiān)測(cè)3次，監(jiān)測(cè)2d。比對(duì)試驗(yàn)過程中，應(yīng)將水污染源在線監(jiān)測(cè)儀器測(cè)量結(jié)果與國(guó)標(biāo)法測(cè)量結(jié)果組成一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)，至少獲得6個(gè)測(cè)定數(shù)據(jù)對(duì)，計(jì)算實(shí)際水樣比對(duì)試驗(yàn)的相對(duì)誤差，80%的相對(duì)誤差值應(yīng)達(dá)到比對(duì)試驗(yàn)驗(yàn)收的指標(biāo)要求。實(shí)際水樣比對(duì)試驗(yàn)的相對(duì)誤差公式為：式中，A為實(shí)際水樣比對(duì)試驗(yàn)的相對(duì)誤差；Xn為第n次測(cè)量值；Bn為標(biāo)準(zhǔn)方法的測(cè)定值。污水入口COD在線實(shí)際水樣比對(duì)試驗(yàn)的6個(gè)樣品中，4個(gè)樣品濃度范圍為30mg/L≤COD＜60mg/L，相對(duì)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(gè)，2個(gè)樣品濃度范圍為60mg/L≤COD＜100mg/L，相對(duì)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(gè)。污水入口COD達(dá)標(biāo)率為100%。出口COD在線實(shí)際水樣比對(duì)試驗(yàn)的6個(gè)樣品濃度范圍均為COD＜30mg/L，相對(duì)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(cè)系統(tǒng)驗(yàn)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(shí)際水樣比對(duì)試驗(yàn)的6個(gè)樣品中，4個(gè)樣品濃度范圍為30mg/L≤COD＜60mg/L，相對(duì)誤差范圍為4.9%～11.2%，2個(gè)樣品濃度范圍為60mg/L≤COD＜100mg/L，相對(duì)誤差分別為10.2%、12.3%；出口COD在線實(shí)際水樣比對(duì)試驗(yàn)的6個(gè)樣品濃度范圍均為COD＜30mg/L，相對(duì)誤差范圍為4.3%～8.5%，進(jìn)出口比對(duì)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(shí)際水樣比對(duì)試驗(yàn)中，6個(gè)樣品相對(duì)誤差范圍為3.4%～9.4%，出口氨氮相對(duì)誤差范圍為4.8%～11.6%，進(jìn)出口比對(duì)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(shí)際水樣比對(duì)試驗(yàn)中，6個(gè)樣品相對(duì)誤差范圍為-0.30%～0.19%；出口pH在線實(shí)際水樣比對(duì)試驗(yàn)中，6個(gè)樣品相對(duì)誤差范圍為-0.39%～0.25%，進(jìn)出口比對(duì)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(dòng)的事后管理手段，存在較大的不足，解決這個(gè)問題的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)結(jié)果的實(shí)時(shí)控制[3]。水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)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(dòng)化、信息化、實(shí)時(shí)性強(qiáng)和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，可及時(shí)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(cè)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(cè)系統(tǒng)在污水處理廠的應(yīng)用[J].中國(guó)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(cè)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(cè)中心