水质在线监测系统在城镇污水处理厂的应用

城市污水处理系统是城市最重要的基础设施之一，其发展水平直接影响到城市广大居民的身体健康和生活质量。由于我国污水治理行业起步较晚，仍然存在工艺相对落后、处理率不高、地域发展不平衡等实际问题，县城和建制镇污水处理率依然较低，仅约10%。甚至出现个别地区污水处理企业停运、超标排放等违规现象。

近年来，随着国家对环保工作日益重视，在加快了水污染治理的速度的同时，也加大了水污染治理的力度。水质在线监测系统作为自动化、信息化、科学化的现代高效的监管模式，为环境管理、环境安全提供技术支持，有效地起到了环境监控和环境监督作用，已经纳入到城镇污水处理厂的日常管理工作中。本文以某城镇污水处理厂为例，介绍了在线监测系统的实际运行情况。

一、水质在线监测系统的组成

污水水质在线监测系统是一套包含水质自动分析仪及水样预处理、数据采集、控制、远程监控于一体的在线全自动监测系统，可利用现代通讯技术和现有通讯网络，实时将仪器的测量结果、系统运行状况自动传送到中心站，从而实现远程控制。

1、水样采集单元

包括取水泵、管路、供电及安装结构部分。能够自动连续地与整个系统同步工作，向系统提供可靠、有效水样。

2、配水单元

包括水样预处理装置、自动清洗装置及空气压缩等辅助部分。配水单元直接向自动监测仪器供水，具有在线除泥沙和在线过滤，手动和自动管道反冲洗和除藻装置。

3、分析单元

由一系列水质自动分析和测量仪器组成，是在线监测系统的核心部分。一般安装在进水泵房后直管段或者消毒池后。

4、控制单元

包括系统控制柜和系统控制软件。在排污口现场安装GPRS数据采集终端，通过无线网络传送到监控中心，它是系统获取监测数据的主要来源有线通讯和卫星通讯设备。支持HTTP、POP3、SMTP、FTP协议，具备进行远程诊断，维护和服务功能。

5、监测中心信息管理系统

接收、汇总、统计各污染源的监测数据，并经服务器将各排水口水量水质实时地向各政府及各污水厂进行发布。

二、水质在线监测系统的特点

1、稳定性

系统能够自诊断、自恢复，具有抗电磁干扰的能力。耐高（低）温、防尘，机械环境适应较好，耐冲击。

2、安全性

具有脱网运行能力，在网络出现故障时不会丢失数据。数据传输过程采用校验、加密措施。

3、可扩展性

由于控制部件（软、硬件）采用集中式，嵌入式等技术措施，可方便灵活的进行扩充。各个系统采用模块化设计，每一部分可以单独完成相应的功能，同时各个子系统可以有机的组合成一个整体，系统配置灵活，可以在各个子系统之间任意组合，同时预留丰富接口，便于系统进一步扩展。

系统采用GPRS无线数据传输方式，适用范围广，运行成本低，将采集到的数据立即发送到数据接入服务器并存入系统数据库，杜绝了因数据采集终端发生故障而导致丢失数据的现象，充分保证了数据的安全。保证数据传输快捷、可靠、准确，具有良好的性价比优势。

分类汇总统计各种报警及故障信息形成日志。通过系统日志能分析数据的准确性，有效性，同时还可以全面了解在线监测设备的运行状况，便于系统的管理和维护。日志管理包括报警日志、故障日志、停电日志。

三、系统运行效果

某城镇污水处理厂工艺采用CAST工艺，处理规模为2.0万吨/天，主要处理对象为城区内的居民生活污水和部分工业废水污水。污水进入该厂后，经过粗格栅、细格栅、旋流沉砂池清除污水中的杂物，然后进入生化池，进行CAST工艺处理，处理后的污水经过二氧化氯消毒后排海。

该污水处理厂在进水口和出水口各安装了2台COD、氨氮及pH水质在线自动监测系统。

1、在线COD分析仪

在线COD分析仪使用意大利特莱思3S-UV254-COD，测量原理采用UV254紫外光谱法，当低压汞灯发出约90%的254nm紫外光束穿过测试液体时，液体中的任意物质会吸收光，从而减弱了透射光的强度。通过量测不同波长下的吸收光从而描绘出吸收曲线，通过分析吸收曲线可以定性、定量测试待测组分，通过连续光谱扫描可以有效补偿待测液背景成分变化的影响。

从光源发出的光经过透镜扩散以后以平行光的形式进入到测量池，经会聚透镜聚焦后到达光电转换器，产生感测信号（经过测试液体）和参比信号（不经过测试液体），两组信号经光电二极管接收成电流信号，从而计算水中COD浓度。

2、在线氨氮分析仪

在线氨氮分析仪使用意大利特莱思3S-AM，是一款在线连续采用分析仪器，采用LED光源进行比色法分析测量氨氮浓度。测量原理采用水杨酸分光光度法。蓝靛/水杨酸法∶在碱液中，二氯异氰尿酸钠和水杨酸钠与氨氮发生反应后，试样显现为绿/蓝色。此方法符合ISO7150-1（GB7 481-87、DIN 38406-5）标准。通过不同波长的组合光测量整个浓度范围内的吸光度。此时，吸光度与试样中的氨氮浓度直接成比例关系。对于低量程0-1ppm采用4种药剂；对于高量程0-30ppm采用3种药剂。从而测量水中氨氮的浓度。

3、在线pH分析仪

在线pH分析仪测量原理采用玻璃电极法工作原理，以玻璃电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极组成电池。氢离子活度变化会使电动势发生变化，从而根据感测电动势的变化测出pH值。

首先对在线监测系统进行重现性、零点漂移、量程漂移、平均无故障连续运行时间等技术参数进行测试，测试结果完全符合《水污染源在线监测系统运行与考核技术规范（试行）》（HJ/T356-2007）技术要求。

在该水厂进水口和出水口各设一个监测点位，对实际水质进行对比试验。取样频次为每隔1h一次，共8次，监测方法均为国家标准。

该系统自运行以来，数据传输畅通、安全、准确，设备运行稳定。通过与实际水样比对实验，各项监测数据准确度很高。符合国家对在线监测仪器技术性能指标要求“COD相对误差≤±15%、氨氮相对误差≤±10%，pH相对误差≤±0.5”，数据可靠性强。

水质在线监测系统可以实现监测自动化、实现水污染的预警预报，对于防止污染事件的进一步发展可起到至关重要的作用。与传统的检测方法比具有稳定性、安全性及可扩展性，从而可快速为领导决策提供科学依据。因此，水质在线监测系统将有很大的发展空间与应用前景。