污水水質(zhì)自動監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)

張國君

（山西焦煤集團西山煤電 杜兒坪礦，山西 太原030022）

1 項目背景

杜兒坪煤礦井下生產(chǎn)使用的是污水廠處理過的污水，是礦井復(fù)用回收水。以前沒有發(fā)生過意外事故。但在2014年11月1日發(fā)生了一起由劣質(zhì)污水直接供到井下各生產(chǎn)隊組的嚴重事故，給全礦井下生產(chǎn)設(shè)備特別是冷卻系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)帶來了極大的危害和損失，導(dǎo)致了各隊組停產(chǎn)處理，嚴重影響了生產(chǎn)工作，以及后續(xù)的隱患還在顯現(xiàn)。事后，礦組織相關(guān)單位人員到污水廠進行了事故追查。事故發(fā)生原因是污水廠的進廠水質(zhì)比平常污染嚴重，（有單位私自把煤泥水排到了污水池中），而污水廠工作人員未采取任何措施，加大對污水的凈化力度，也沒有及時上報相關(guān)部門，導(dǎo)致不合格污水進入井下設(shè)備中。同時調(diào)查發(fā)現(xiàn)污水從進廠到進入高山污水庫供水的環(huán)節(jié)中，無任何監(jiān)測手段，只有靠人工每天一次的化驗，而全天的供應(yīng)中水質(zhì)發(fā)生變化沒有自動監(jiān)測控制裝置。相關(guān)人員一致認為，必須實時對污水水質(zhì)進行監(jiān)測監(jiān)控，一旦水質(zhì)不達標(biāo)，堅決不能供入井下，確保該類事故不再發(fā)生，并責(zé)成礦調(diào)度進行技術(shù)調(diào)研。經(jīng)調(diào)研，我國目前沒有現(xiàn)成的污水水質(zhì)監(jiān)測自動報警控制系統(tǒng)。經(jīng)與濁度儀生產(chǎn)廠家溝通與技術(shù)攻關(guān)，形成具體方案見圖1。

圖1 杜兒坪礦礦井水循環(huán)使用示意

2 項目技術(shù)方案

2.1 水質(zhì)現(xiàn)場采集部分

（1）在杜兒坪礦污水加壓站泵房安裝在線濁度儀表及報警裝置，當(dāng)水質(zhì)發(fā)生變化超標(biāo)時，濁度儀表便發(fā)出報警，同時將水泵的電源斷掉停泵。并將數(shù)據(jù)實時上傳至調(diào)度室，計算機發(fā)出報警，調(diào)度值班人員通知相關(guān)人員采取措施，查明原因。

在線濁度儀為進口型，具有自動清洗功能，免去人工維護。

進口濁度傳感器特點：

① 月檢查及清掃一次窗口即可。

②采用藍寶石玻璃實現(xiàn)輕松保養(yǎng)。采用抗磨損藍寶石玻璃，保養(yǎng)清潔時，不必擔(dān)心磨損窗面。

③ 外形小巧，不挑剔安裝場所。只需投放便可完成安裝。

a、0～500.0NTU；

b、分辨率：1NTU；

c、準(zhǔn)確度：±2%；

d、電流隔離輸出：4～20mA（負載＜750Ω）；

e、輸出電流誤差：≤±1%FS，杜絕超標(biāo)的污水排到高山水庫內(nèi)，保證供水安全；

f、報警繼電器：AC220V、7A；接加壓泵電源控制回路；

g、RS485通訊接口；接光電轉(zhuǎn)接器；

h、電源：AC220V±22V，50Hz±1Hz；可選配DC24±2.4V，1A供電；

i、防護等級：IP65；

j、時鐘精度：±1分／月；

k、數(shù)據(jù)存儲量：1個月（1點／5分鐘）；

l、數(shù)據(jù)連續(xù)掉電保存時間：10年；

m、重量：0.8kg；

n、工作條件：環(huán)境溫度0～60℃，相對濕度＜85%；

o、傳感器安裝方式沉入式。

（2）在下水平污水加壓泵DN250mm管路上安裝電磁流量計，實時掌握往高山污水庫的供水量，以及每日的污水使用量。為日常供水及井下水的使用量提供可靠依據(jù)，為礦安全生產(chǎn)供水提供保障。流量計性能指標(biāo)下

測量誤差：±1.0%；

聚氯脂橡膠：－20℃～80℃；

環(huán)境溫度：－25～＋45℃；

相對濕度：5%～95%；

額定壓力：4.0MPa；

流速范圍：0.3～12m／s；

電 導(dǎo) 率：被測流體電導(dǎo)率不小于5μs／cm；

輸出信號及負載電阻：0～10mADC，0～1000Ω；

輸出頻率上限：1～5000Hz設(shè)定；4～20mADC，0～500Ω具有防雷擊保護；

串行通訊：或RS485脈沖輸出上限5000CP／S；脈沖當(dāng)量為0.0001～1.0m3／CP；

脈沖寬度：自動設(shè)置20ms或方波；

電極材料：含不銹電極材料：含不銹鋼（M02Ti）、鈦（Ti）、鉭（Ta）、哈氏合金（HB）、鉑（Pt）。

2.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

除現(xiàn)場操作人員及時掌握水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和排水量，提供依據(jù)外，將參數(shù)傳輸?shù)降V調(diào)度指揮中心，從加壓泵房采集的參數(shù)利用光纜傳到強力皮帶環(huán)網(wǎng)交換機入網(wǎng)。調(diào)度室加裝一臺計算機，實時顯示采集的數(shù)據(jù)情況，為礦調(diào)度指揮中心指揮生產(chǎn)提供了有力的依據(jù)。

SJBQ－CJ多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是將儀表和電腦通過電流輸出轉(zhuǎn)換成RS485通訊信號傳輸?shù)诫娔X上。將儀表的測試數(shù)據(jù)在電腦內(nèi)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件中直接顯示結(jié)果。該軟件再根據(jù)儀表上參數(shù)進行設(shè)定，如波特率、記錄時間、位置編排等參數(shù)，設(shè)置后點擊開始采集，數(shù)據(jù)會直接顯示在軟件的當(dāng)前窗口上，此數(shù)據(jù)可以自動保存在軟件內(nèi)，以表格的形式顯示，可以進行“數(shù)據(jù)查看”，在數(shù)據(jù)查看內(nèi)，可以按照用戶設(shè)定的時間進行查詢以前的測量值?？梢栽诒砀駜?nèi)進行打印預(yù)覽和直接打印。

安裝以光盤的形式運行安裝，軟件操作系統(tǒng)不再累述。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件組成為：

（1）電源轉(zhuǎn)換器（220VAC轉(zhuǎn)24VDC供電給通訊轉(zhuǎn)換器）；

（2）通訊轉(zhuǎn)換器（4～20mA電流輸出轉(zhuǎn)成RS232通訊連接到通訊接頭上）；

（3）通訊接頭；

（4）數(shù)據(jù)通訊線（連接電腦端口）。

2.3 數(shù)據(jù)傳輸顯示系統(tǒng)

每臺儀表有4～20ma的標(biāo)準(zhǔn)信號，通過光電轉(zhuǎn)換器進入光纜進行傳輸至調(diào)度室，然后在通過光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電信號，通過通信接頭和數(shù)據(jù)線連接到電腦上，供調(diào)度人員查看相關(guān)數(shù)據(jù)。同時這臺電腦設(shè)置網(wǎng)絡(luò)共享，其他人員訪問這臺電腦的IP地址也可以查看相關(guān)數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語

污水自動監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在該礦是一個嘗試性的工作，通過安裝以后相關(guān)人員通過在線監(jiān)控，可以實時查看污水水質(zhì)及流量的變化情況，發(fā)現(xiàn)問題可以及時進行聯(lián)系，從而杜絕了不合格的污水進入井下，確保了井下各系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運行。