供排水水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)分析

【摘要】在環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)中，供排水水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)，是其重要組成部分，它是一套以在線自動分析儀器為核心，運用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、自動測量技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機應(yīng)用技術(shù)以及相關(guān)的專用分析軟件和通信網(wǎng)絡(luò)組成的綜合性的在線自動監(jiān)測體系實施水質(zhì)自動監(jiān)測，及時掌握主要流域重點斷面水體的水質(zhì)狀況、監(jiān)督企業(yè)污染物總量控制制度落實、排放達標(biāo)等情況。本文主要探討了水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的組成，水質(zhì)自動監(jiān)測儀器應(yīng)用等技術(shù)問題。

【關(guān)鍵詞】水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)；水質(zhì)常規(guī)參數(shù)；污染物指標(biāo)；監(jiān)測儀器

在環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)中，供排水水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)，是其重要組成部分，它是一套以在線自動分析儀器為核心，運用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、自動測量技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機應(yīng)用技術(shù)以及相關(guān)的專用分析軟件和通信網(wǎng)絡(luò)組成的綜合性的在線自動監(jiān)測體系實施水質(zhì)自動監(jiān)測，能實現(xiàn)水質(zhì)24小時不間斷的實時監(jiān)測和遠(yuǎn)程監(jiān)控達到及時掌握主要流域重點斷面水體的水質(zhì)狀況、預(yù)警預(yù)報重大或流域性水質(zhì)污染事故、解決跨行政區(qū)域的水污染事故糾紛。監(jiān)督企業(yè)污染物總量控制制度落實、排放達標(biāo)等情況。水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)可分為地表水和污水自動在線監(jiān)測系統(tǒng)。

1、水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的組成

水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)通常由采水系統(tǒng)、配水系統(tǒng)、水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)、過程邏輯控制（PLC）系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及傳輸?shù)茸酉到y(tǒng)構(gòu)成：采水系統(tǒng)向系統(tǒng)提供可靠、有效的水樣，主要包括水泵、管路、供電及安裝結(jié)構(gòu)部分。配水系統(tǒng)主要包括水樣預(yù)處理裝置、自動清洗裝置、除藻裝置等部分，具有在線除泥沙和過濾、自動管道反沖洗和除藻功能。分析系統(tǒng)由一系列水質(zhì)自動分析儀器組成。控制系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)控制柜和系統(tǒng)控制軟件；數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)主要包括應(yīng)用軟件、通信設(shè)備等。

水質(zhì)自動監(jiān)測子站主要包括站房、自動監(jiān)測系統(tǒng)、避雷系統(tǒng)等。子站內(nèi)的采樣裝置通常設(shè)有兩套，輪換使用，保證采樣不間斷。采水泵常用能置于水中不同深度的潛水泵或水位漲落時能保持一定深度的浮動泵。泵把水樣抽到高位水槽中，多余的水經(jīng)溢流管排走，水槽使水樣保持恒定壓力，分流進入連續(xù)自動監(jiān)測儀器。水質(zhì)自動監(jiān)測項目由于水中污染物種類繁多、成分復(fù)雜、含量極低、干擾嚴(yán)重，所以，對水質(zhì)連續(xù)自動監(jiān)測較困難。水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)首先是對那些能夠反映水質(zhì)污染的綜合指標(biāo)項目進行連續(xù)自動監(jiān)測，其次，逐步增加具體污染項目的連續(xù)自動監(jiān)測。對湖（庫）能增加總氮、總磷，對部分特殊水域增加硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、大腸菌群、揮發(fā)酚等。此外，還需測定水質(zhì)常規(guī)五參數(shù)以及水文、氣象參數(shù)。

2、水質(zhì)自動監(jiān)測儀器應(yīng)用

2.1水質(zhì)常規(guī)五參數(shù)

水質(zhì)常規(guī)五參數(shù)指水溫、pH值、溶解氧（DO）、電導(dǎo)率、濁度，反映了水樣基本物化性質(zhì)。（1）水溫。傳感元件采用Pt電阻，測定原理基于電橋平衡。（2）pH值。pH值監(jiān)測儀由復(fù)合pH玻璃電極、溫度自動補償、電極夾、專用電纜及單片等組成。為避免電極表面粘附污染物，電極夾上帶有超聲波清洗裝置，能定時自動清洗電極。近年來，發(fā)展了固體金屬電極和光纜pH傳感器。（3）DO廣泛采用膜電極法。膜電極分兩種：一是原電池式隔膜電極，二是極譜式隔膜電極。后者使用中性內(nèi)沖液，維護簡便，較適用于自動監(jiān)測。（4）電導(dǎo)率。電導(dǎo)率是水質(zhì)無機污染物的主要指標(biāo)，傳感元件采用Pt電極電導(dǎo)率。（5）濁度。濁度計，通稱光學(xué)式濁度劑。其原理為，在光線照射到液面上，入射光強、透射光強、散射光強相互之間比值和水樣濁度之間存在一定的相關(guān)關(guān)系，通過測定透射光強、散射光強和入射光強或透射光強和散射光強的比值來測定水樣的濁度。

1.2水質(zhì)有機污染物綜合指標(biāo)

（1）COD自動監(jiān)測儀。這類監(jiān)測儀根據(jù)采用氧化劑不同可分為：重鉻酸鉀法、臭氧法和羥基自由基法。按其工作原理的不同，分為化學(xué)法、電化學(xué)法、光譜法和生物法。按照檢測手段的不同，又可分為氧化還原滴定、電位滴定、庫侖滴定、光度滴定等方法。儀器主要有六種：一是重鉻酸鉀消解-光度測最法；二是重鉻酸鉀消解-庫侖滴定法；三是重鉻酸鉀消解氧化還原滴定法；四是UV計法（254mm）；五是羥基自由基氧化-電化學(xué)測量法；六是臭氧氧化電化學(xué)測量法。目前COD自動監(jiān)測儀只能滿足污染源在線監(jiān)測的需要。這幾種在線監(jiān)測儀各有優(yōu)缺點。采用電化學(xué)原理或UV計的COD自動監(jiān)測儀比采用消解氧化還原滴定法、消解光度法的儀器結(jié)構(gòu)簡單，操作方便.運行可靠。而由于對COD有貢獻的有機污染物種類繁多，且不同種類有機物的紫外吸光系數(shù)各不相同，因此，UV計只能作為特定的污染源監(jiān)測。

（2）高錳酸鹽指數(shù)自動分析儀：主要技術(shù)原理：一是高錳酸鹽氧化-化學(xué)測量法；二是高錳酸鹽氧化-電流/電位滴定法；三是UV計法。就分析性能而言，高錳酸鹽指數(shù)自動分析儀能滿足地表水自動監(jiān)測的需要。

（3）BOD自動監(jiān)測儀。目前，主要采用微生物電極法、檢壓法和庫侖法。前者是一種把微生物技術(shù)與電化學(xué)檢測技術(shù)相結(jié)合的傳感器，主要由溶解氧電極和緊貼透氣膜表面的固定微生物膜組成。其原理是膜中的微生物對BOD物質(zhì)發(fā)生同化作用而耗氧，造成進入氧電極的氧分子減少，使電板輸出電流減少，輸出電流降低值與BOD物質(zhì)濃度之間呈線性關(guān)系。BOD自動測定儀的工作原理見圖1。測定儀由測量池（裝有微生物膜的電極、鼓氣管及被測水樣）、恒溫水浴、恒電壓源、控溫器、鼓氣泵及信號轉(zhuǎn)換和測量系統(tǒng)組成。水樣的測定在20min內(nèi)完成，使用于易降解廢水的BOD監(jiān)測。

（4）TOC自動分析儀。根據(jù)工作原理不同分為：燃燒氧化-非分散紅外光度（NDTR）法；加熱-過硫酸鹽氧化-NDIR法；UV催化-過硫酸鹽氧化-NDIR法；UV-過硫酸鹽氧化-離子選擇電極法（ISE）法；UV-TOC分析法等。其中，燃燒氧化-NDIR法只需一次性轉(zhuǎn)化，流程簡單，具有廣泛的應(yīng)用價值。儀器有單通道和雙通道兩種類型。