總排污水在線監(jiān)測的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

摘要：本文介紹了污水在線監(jiān)測系統(tǒng)的的基本組成、選型要點(diǎn)和注意事項(xiàng)，具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：在線監(jiān)測；系統(tǒng)組成；選型；注意事項(xiàng)

建設(shè)污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)，加強(qiáng)污染源監(jiān)控，既是國家環(huán)?？偩趾偷胤江h(huán)保的要求，也是各地方煉化公司加強(qiáng)環(huán)保管理的需要。本作者所在公司屬于黃河上游沿岸，為了使股份公司和地方環(huán)保局及時(shí)了解和掌握我公司總排口水質(zhì)排放情況，結(jié)合公司實(shí)際，在污水場污水總排管線安裝了一套水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)。

1 污水在線監(jiān)測系統(tǒng)組成

本污水在線監(jiān)測系統(tǒng)包括： COD在線監(jiān)測儀、氨氮在線監(jiān)測儀、流量計(jì)和數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)。流量計(jì)和監(jiān)測儀表二次表輸出的4-20mA信號(hào)送到數(shù)據(jù)采集和GPRS傳輸裝置，數(shù)據(jù)采集器將所檢測的水質(zhì)、水量數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集、存儲(chǔ)，并通過GPRS網(wǎng)傳送至股份公司監(jiān)測總站和地方環(huán)保局檢測站。本地在得到股份公司監(jiān)測總站授權(quán)后，可在本地局域網(wǎng)通過登陸名和密碼監(jiān)測污水排放的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

2 儀表選型及技術(shù)要求

所選分析儀表應(yīng)具有國家級(jí)產(chǎn)品質(zhì)量合格證書和國家環(huán)?？偩值漠a(chǎn)品認(rèn)定證書。具備4-20mA及RS232通訊接口；國家環(huán)?？偩值漠a(chǎn)品認(rèn)定報(bào)告中平均無故障時(shí)間≥720h/次;儀器能自動(dòng)或手動(dòng)進(jìn)行零點(diǎn)漂移和量程漂移校準(zhǔn)；儀器應(yīng)具有自動(dòng)清洗內(nèi)部過濾器、容器、管路、閥門等部件的功能，防止阻塞?？紤]我公司現(xiàn)場實(shí)際情況，流量計(jì)應(yīng)能準(zhǔn)確測量非滿管流量。

2.1COD分析儀的選型。選用HACH公司的鉻法COD分析儀，其測量方法基于國家標(biāo)準(zhǔn)GB11914-89 水質(zhì)－化學(xué)氧量測定－重鉻酸鉀法，經(jīng)過與實(shí)驗(yàn)室作對比試驗(yàn)，該儀表測量數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)基本吻合，測量準(zhǔn)確度較高，沒有測量滯后，儀器運(yùn)行穩(wěn)定，測試的再現(xiàn)性好。本系統(tǒng)投用后，省去了人工成本。該儀表具有以下顯著特點(diǎn)：

新穎的消解系統(tǒng)：采用強(qiáng)氧化劑和高溫175°C進(jìn)行COD消解，根據(jù)實(shí)際水質(zhì)自我控制反應(yīng)時(shí)間以保證100%氧化，確保測試可靠。對于3000mg/L以下的氯離子的干擾可以去除。

全新的取樣系統(tǒng)：HACH公司創(chuàng)新采用活塞泵替代傳統(tǒng)的蠕動(dòng)泵，泵不與樣品和試劑直接接觸，維護(hù)量少，可靠性提高，不擠壓泵管，不需經(jīng)常更換泵管，降低運(yùn)行成本。

全新的定量系統(tǒng)：首臺(tái)采用光學(xué)定量的在線COD儀，光學(xué)定量樣品/試劑，提高定量精度，從根本上保證了測試的準(zhǔn)確性。

自動(dòng)清洗系統(tǒng)可按用戶選定間隔，采用熱酸清洗樣品流經(jīng)所有管路，避免誤差。

自我監(jiān)測泄露系統(tǒng)：當(dāng)系統(tǒng)管路出現(xiàn)泄露現(xiàn)象時(shí)，通過濕度感測儀器立即停止工作并報(bào)警，以保證人員和環(huán)境的安全；儀器持續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，使用戶隨時(shí)了解儀器的工作情況避免錯(cuò)誤的測試結(jié)果。

2.2 氨氮在線監(jiān)測儀的選型。選用HACH公司的5738601 Amtax Compact系列氨氮分析儀和5739001 Filtrak 樣品預(yù)處理系統(tǒng)，該系列氨氮分析儀已經(jīng)通過國家環(huán)?？偩终J(rèn)可。它運(yùn)用了全新的氣、液傳輸技術(shù)和高性能的比色測量方法，從而提供了可靠、準(zhǔn)確的氨氮檢測結(jié)果，而且維護(hù)量很低。因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格便宜，Amtax Compact氨氮分析儀可以取代現(xiàn)有的以電化學(xué)原理為基礎(chǔ)的氨氮分析儀。

2.3 流量儀表的選型。我公司總排管線為DN700，并且大部分時(shí)間為半管，有時(shí)出現(xiàn)斷流，管線埋在凍土層以下（地下2m），在目前眾多測量流量的產(chǎn)品中，大部分能測量半管流量的儀表，對于DN700的管徑，投資非常大；要么局部降低管線深度，在較低的滿管處安裝流量測量儀表，并且滿足直管段要求（5D-15D不等），需要挖溝等的工程量很大，因此我們選用了某公司的一種適合半管測量的流量計(jì)，該流量計(jì)利用射頻導(dǎo)納物位測量技術(shù)配合一個(gè)多普勒原理的測流速的器件， 根據(jù)液位高度計(jì)算出截面積，再乘以流速，即測得瞬時(shí)流量。這樣，施工時(shí)只需在管線上焊接插入式探頭，即可安裝成功，節(jié)省了大量儀器購置和施工費(fèi)用。

射頻導(dǎo)納物位計(jì)的物位控制技術(shù)是一種從電容式物位測量技術(shù)發(fā)展起來的：如果在電容器兩個(gè)極板之間充滿導(dǎo)電物質(zhì)（如水、酸等），并合上開關(guān)，如圖2（A）中所示，就得到一個(gè)電流I=V2 FKA/D（其中K-物質(zhì)儲(chǔ)存電荷的能力，即介電常數(shù)，由物質(zhì)特性決定；F-電源頻率；A-極板（任意形狀）的表面積），在某一電源確定的回路中，V和F為固定值， K、A、D，任意兩個(gè)為固定值，測得電流，就能計(jì)算出第三個(gè)變量。因此電容式儀表可用來測量面積，距離和電容常數(shù)。其應(yīng)用原理如圖2（B），探頭放在一個(gè)鋼制容器里，A是探頭的表面積，D代表探頭到容器表面或接地極的距離。如果容器充入水（K=80），這部分水代替空氣（K=1），則得到一個(gè)與水位高度成正比的電流信號(hào)。射頻導(dǎo)納物位計(jì)正是根據(jù)電容測量原理，由高頻正弦振蕩器輸出一個(gè)穩(wěn)定的測量信號(hào)源，以精確測量安裝在待測容器中的傳感器上的導(dǎo)納，在直接作用模式下，儀表的輸出隨物位的升高而增加。射頻導(dǎo)納原理替代傳統(tǒng)的純電容原理，使其即使在極端惡劣的條件下，不論是液體、漿體、顆粒還是界面，都能進(jìn)行可靠的測量。

3 安裝及維護(hù)注意事項(xiàng)

由于生產(chǎn)情況所限，有時(shí)污水總排管線會(huì)出現(xiàn)斷流，這時(shí)要及時(shí)通知維護(hù)人員停自吸泵，否則空轉(zhuǎn)會(huì)造成泵燒壞，有條件時(shí)應(yīng)安裝防空轉(zhuǎn)斷流保護(hù)器或采用隔膜泵。

分析儀表和流量計(jì)二次表均為非防爆儀表，而事故狀態(tài)下，污水中可能有爆炸氣體，所以采樣槽等預(yù)處理系統(tǒng)要和儀表分開設(shè)置，并且采樣泵要求防爆，放置采樣系統(tǒng)的房間配套設(shè)施如燈具、風(fēng)扇等也要求防爆。

采樣井做好防水，以免流量計(jì)采樣探測器被水浸泡而燒壞，造成不必要的損失。

定期校驗(yàn)儀表和試劑，以保證測量精度。

作者簡介：劉聰俐 （1974～），女，1997年畢業(yè)于石油大學(xué)（華東），現(xiàn)任中國石油呼和浩特石化公司設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)工程師，主要從事煉油生產(chǎn)技術(shù)及自控設(shè)計(jì)工作。

古正龍 （1974～），男，1997年畢業(yè)于石油大學(xué)（北京），現(xiàn)任中國石油呼和浩特石化公司常減壓聯(lián)合車間工藝副主任，工程師，主要從事煉油生產(chǎn)技術(shù)。