污水處理中水質在線監測系統的應用

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摘要：水質在線監測系統由自動監控設備和監控中心構成，目前已經廣泛應用于污水處理中。本文結合大連某城市污水處理廠的應用實例，研究了水質自動分析設備的工作原理，并通過水樣比對試驗分析，評價了在線監測數據與實驗室監測結果的誤差范圍。結果表明，在線監測數據準確度較高，符合在線監測標準要求，具有自動化、信息化、實時性強、可靠性高等優點，可以作為環境管理的依據。

關鍵詞：污水處理；在線監測；比對監測；標準

在線監測自動監控系統是污水處理廠實現污染物總量控制與監督管理的重要依據。污水處理廠水質在線系統是控制水質達標排放的有效手段，可以通過在線監測系統將實時數據上傳保存，方便企業掌握水質動態，確保出水水質達到標準要求。同時，企業可以及時了解來水情況，如果發現異常，就采取有效處理措施，防止污染事故發生，方便環境管理部門監督和檢查。

1水質在線監測系統的構成

自動監控系統由自動監控設備和監控中心兩部分組成。自動監控設備是指在污染源現場安裝的用于監測污染物的流量計、流速計、污染治理設施運行記錄儀和數據采集傳輸儀等儀表，是污染防治設施的重要組成部分。監控中心與自動監控設備通過信息傳輸線路相連接，其利用計算機和其他設備對重點污染源實施自動監測。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自動分析和測量儀器組成，是在線監測系統的核心部分[1-2]。

2水質自動分析設備

某污水處理廠設計規模為日處理污水1萬t，該廠污水處理采用CAST工藝，主要建設內容包括粗格柵間、細格柵間、提升泵房、曝氣沉沙池、CAST生化池、污泥處理系統、消毒間、三級處理等，排水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）一級標準的A標準。該水廠在進水口和出水口各安裝了COD、氨氮及pH水質在線自動監測系統，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物可以吸收紫外線。含有共軛雙鍵或多環芳烴的有機物溶解在水中，對紫外光有吸收作用，人們可以通過測量這些有機物對254nm紫外光的吸收度，評估水體的有機物污染程度。

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，調節樣品的pH，使其大于12，這時所有的銨離子都轉換成氣態的NH3。此外，加入絡合劑，如EDTA調節樣品，防止生成鈣鹽沉淀。游離態的氨氣透過一層半透膜（材質Teflon），進入氨氣敏電極的內部參與化學反應，改變了電極內部電解液的pH。pH的變化量與NH3的濃度成線性關系，由電極感測出來，再由主機換算成氨氮的濃度。

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系來實現測定。

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試和試運行。零點漂移、量程漂移、重現性檢測符合規范要求，且COD在線分析儀已完成COD轉換系數的校準，滿足《水污染源在線監測系統驗收技術規范（試行）》（HJ/T354—2007）中的條件。污水進口和出口處分別設置一個監測點位，采集實際污水樣品，以COD、氨氮、pH為監測項目，與在線監測系統進行在線比對試驗。每天監測3次，監測2d。比對試驗過程中，應將水污染源在線監測儀器測量結果與國標法測量結果組成一個數據對，至少獲得6個測定數據對，計算實際水樣比對試驗的相對誤差，80%的相對誤差值應達到比對試驗驗收的指標要求。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為標準方法的測定值。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%，符合標準的在線數據為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%，符合標準的在線數據為2個。污水入口COD達標率為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達標率為100%。入口和出口COD在線分析儀均符合《水污染源在線監測系統驗收技術規范（試行）》（HJ/T354—2007）中達標率80%的要求。由圖1和圖2可知，污水進口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%，進出口比對均符合標準要求。由圖3和圖4可知，污水進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%，進出口比對均符合標準要求。由圖5和圖6可知，污水進口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%，進出口比對均符合標準要求。

4結論

現有的污水監管手段是一種被動的事后管理手段，存在較大的不足，解決這個問題的關鍵是實現監測結果的實時控制[3]。水質在線監測系統在污染防治環境管理方面發揮重要作用，具有自動化、信息化、實時性強和可靠性高等優點，可及時準確地為污染控制和科學決策提供依據，未來在遠程數據傳輸和可視化應用中將有更廣闊的發展空間。

參考文獻

1王薇，宋劍飛，徐敏.水質在線監測系統在城鎮污水處理廠的應用研究[J].北方環境，2011，（1）：138-140.

2劉玉紅.水質在線監測系統在污水處理廠的應用[J].中國科技信息，2009，（20）：24-27.

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

作者：韋丹 單位：遼寧省大連生態環境監測中心