廢水水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用研究

余 瑩

(浙江省衢州市環(huán)境監(jiān)測中心站 浙江衢州 324000)

廢水水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用研究

余 瑩

(浙江省衢州市環(huán)境監(jiān)測中心站 浙江衢州 324000)

就廢水水質(zhì)監(jiān)測而言，由于我國對于自動監(jiān)測系統(tǒng)研發(fā)較晚，大部分儀器需仰賴國外進口，且?沒有長期規(guī)劃與研發(fā)，使自動監(jiān)測技術(shù)進展非常不順利。在這種背景下，本文首先探討了廢水監(jiān)測現(xiàn)狀與發(fā)展，進而分析了廢水水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成與應(yīng)用，最后介紹了光譜在水質(zhì)監(jiān)測的應(yīng)用，并進行了總結(jié)。

廢水；水質(zhì)；自動監(jiān)測系統(tǒng)；應(yīng)用

1 廢水監(jiān)測現(xiàn)狀與發(fā)展

目前一般工業(yè)區(qū)污水處理廠僅在進、出流口與各處理單元中，除了水量、pH、導(dǎo)電度計以及曝氣單元才有的溶氧值監(jiān)測以外，其它的水質(zhì)信息，如放流水標準中的項目——化學需氧量及懸浮固體物等，則是需要每天及定期以人工采樣后再送至水質(zhì)檢驗室分析，不僅耗費人力、物力及時間，也無法立即針對系統(tǒng)狀況做出即時反應(yīng)，且所能即時掌握的系統(tǒng)運作信息相當有限。以我國某地區(qū)污水廠為例，目前均以人工方式每日采樣監(jiān)測一次廠內(nèi)單元水質(zhì)項目，以作為廢水操控的依據(jù)，但無法即時掌握水質(zhì)變化及單元處理效能，進而采取有效因應(yīng)措施。

現(xiàn)今雖有商品化的水質(zhì)自動監(jiān)測設(shè)備，但大部分均因價格高昂且常對待測物有專一性，故較少使用于現(xiàn)場水質(zhì)監(jiān)測分析。但以現(xiàn)行的技術(shù)來說，光學分析具有量測快速、污染較少的優(yōu)點，適合用來發(fā)展即時監(jiān)測技術(shù)，并借助其特性，可建立廢水水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)，應(yīng)用于廢水COD及SS連續(xù)監(jiān)測中，提供即時水質(zhì)信息供廢水操作控制判斷。由于國內(nèi)缺乏監(jiān)測相關(guān)技術(shù)，無法自行制造與研發(fā)各種精密儀器，只好利用買進儀器設(shè)備時，順便轉(zhuǎn)移技術(shù)，再按照實際需要的項目，建立屬于自己的監(jiān)測系統(tǒng)。

2 廢水水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成與應(yīng)用

2.1 概述

一般自動監(jiān)測系統(tǒng)主要由監(jiān)測站或監(jiān)測中心、監(jiān)測設(shè)備及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)所構(gòu)成。一套完整的水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)能連續(xù)、及時、準確地監(jiān)測廢水水質(zhì)及其變化狀況；控制中心可利用傳輸系統(tǒng)隨時取得各監(jiān)測站即時監(jiān)測數(shù)據(jù)，并輔以電腦作水質(zhì)數(shù)據(jù)記錄、統(tǒng)計分析、儲存及歷史資查詢，另可打印輸出日、周、月、季、年相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)的各種監(jiān)測、統(tǒng)計報告及圖表，并可輸入控制中心資?庫或上網(wǎng)進行遠端監(jiān)控。目前國內(nèi)生產(chǎn)或代的自動監(jiān)測設(shè)備主要的水質(zhì)監(jiān)測項目為pH值、水溫、SS、COD、NH3-N、TOC等水質(zhì)項目，也是目前國內(nèi)裝有水質(zhì)自動監(jiān)測設(shè)備中較多的項目。受限于監(jiān)測的技術(shù)及成本等問題，現(xiàn)有的線上即時水質(zhì)自動監(jiān)測通常無法作到全面的監(jiān)測，一般廢水處理系統(tǒng)均以pH、DO、ORP、MLSS、污泥濃度計、COD及SS等項目作為監(jiān)測與控制的依據(jù)。

2.2 廢水水質(zhì)COD及SS監(jiān)測技術(shù)

一般市售常用于污水處理廠廢水水質(zhì)監(jiān)測的設(shè)備包含pH、導(dǎo)電度計、ORP、濁度計、溶氧計、懸浮固體（S.S.）濃度計及化學需氧（COD）監(jiān)測儀等，現(xiàn)場因所監(jiān)測目的及功能的不同而設(shè)置不同的水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備，其中以懸浮固體濃度計及化學需氧監(jiān)測器，因初設(shè)費與維護費用過高，故大部分污水處理廠均無設(shè)置設(shè)備，僅少數(shù)新設(shè)污水處理廠購買于監(jiān)測放水為主。一是化學需氧（COD）監(jiān)測技術(shù)。目前常見用于廢水COD自動監(jiān)測儀器包含重鉻酸鉀氧化法、高錳酸鉀氧化法、臭氧氧化法、高溫燃燒法、光譜掃描吸收法（Uv-Vis）及紫外線法等，其現(xiàn)場設(shè)置方式按照實際水質(zhì)監(jiān)測需求而有所不同。二是懸浮固體物（SS）監(jiān)測技術(shù)。一般設(shè)置于污水處理廠監(jiān)測SS的儀器常見的監(jiān)測方法為折射光監(jiān)測法，而以光譜掃描吸收法（UV-Vis）監(jiān)測SS的儀器為近期市面上開始販售使用，因初設(shè)費較貴，一般污水廠較難接受，故普及率不高。

3 光譜在水質(zhì)監(jiān)測的應(yīng)用

在工業(yè)廢水COD監(jiān)測部分，一些學者使用紫外光分光光度計對工業(yè)廢水進行定及定性分析，其結(jié)果顯示當COD濃度在0～150mg/l下，分光光度計所得的結(jié)果與標準方法所得的濃度其R值可達0.91；另外發(fā)現(xiàn)硝酸鹽（NO3-）濃度在0～50mg/l下，對波長190 nm～240 nm進行回歸，R值可達0.99，然而如廢水中的硝酸鹽濃度過高，則硝酸鹽將在280 nm～320 nm有較大的吸收值。還有研究以紫外光、可見光及近紅外光推估各種不同造紙廠廢水的COD與SS，發(fā)現(xiàn)光譜的吸收值與水質(zhì)有明顯的關(guān)系存在，并且如使用二元以上的回歸方程，其結(jié)果較簡單線性回歸效果?佳。此外，遙測應(yīng)用于水質(zhì)監(jiān)視上是可行的，還有待進一步的研究。一些外國學者利用UV成分分析與聚類分析來解析煉油廠的廢水特性，并利用兩種統(tǒng)計方式解析190～310nm波長的光譜頻譜資，結(jié)果顯示主成分分析較適合于市污水特性的監(jiān)測，而據(jù)累分析較適合于煉油廠廢水處理的監(jiān)測。

針對COD的監(jiān)測而言，其監(jiān)測值受到廢水SS的影響，在監(jiān)測水中的COD值時，通常會發(fā)現(xiàn)除了檢測一般常用的254 nm及260 nm波段的吸收值外，如果額外監(jiān)測波段380 nm的吸收值時，可有效去除水中懸浮微的干擾。

4 結(jié)語

廢水水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)在實際操控不僅可連續(xù)監(jiān)測廢水COD及SS的即時信息，還可提供加藥調(diào)整操作及有效控制處理水質(zhì)穩(wěn)定性，另通過水質(zhì)異常警報功能做緊急應(yīng)變處理，減少操作不適的影響及風險，并達成以自動監(jiān)測系統(tǒng)做為處理操控的目的，提升處理成效、系統(tǒng)穩(wěn)定度及低成本。在實踐應(yīng)用中，還應(yīng)注重如下兩個方面：一是在污水廠其他單元進行廢水量測時，應(yīng)制定操作策略并建置污水處理廠操作自動控制系統(tǒng)，以做為污水處理廠操作自動化的基礎(chǔ)，提高處理成效；二是針對工業(yè)區(qū)內(nèi)工廠排放水特性進行光譜特性的建置，在工廠排放水及廢水匯流井設(shè)置水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)進行連續(xù)監(jiān)測，可做為廠商污染收集處理收費的標準。除此之外，自動化監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，還可以建立警報系統(tǒng)于水質(zhì)異常時提早應(yīng)變處理，以減少污水處理廠管末處理的異常負荷影響污水廠操作效能，并可即追查污染源頭，以達污染源頭管制的目標。

[1]孫海林,朱媛媛,賀鵬,左航.水污染源廢水流量比對監(jiān)測[J].環(huán)境科學與管理.2010(08).

[2]馬福昌,齊偉,馬珺.一種新型數(shù)字污水計量方法研究[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟.2007(02).