论文部分内容阅读
摘 要：本文介绍了城市污水水质在线监测系统的发展现状以及在线监测系统所使用的在线设备以及指标，并详细描述了污水处理厂监测系统的结构、传输方式、数据处理方式以及辅助系统，最后指出当前在线监测系统在应用过程中出现的问题。
关键词：城市污水；在线监测系统；应用分析
中图分类号：X84 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）12-0352-01
1 引 言
在线监测系统通常包含在线监测检测仪器、数据传送网络、数据处理系统以及业务信息系统等，是一个集环境科学、在线监测、数据通信、计算机信息系统为一体的现代水质水量监测技术。在线监测系统的主要目的是展开对氧含量、悬浮颗粒以及pH等项目指标的监测。到现在为止，在我国十大重点流域已经成功设立了近百个水质在线监测站，其中，长江、淮河、辽河、太湖等七大流域已经形成监测网络，基本实现了在线实时监视，每一个监测站都应用了在线监测系统。
2 污水厂在线监测设备和指标
对于城市中已经逐步市场化的污水处理厂，积极展开准确的水质水量监测工作是极其必要的。由于当前BOD型在线监测仪器的设计还不够成熟，因此可以积极利用TOC、COD与BOD之间的线性关系来设立TOC与COD的在线监测。污水处理厂的进水在线监测设备通常都安装在进水泵房到沉砂池的直管段之上，而出水监测设备一般安装在消毒池之后。
选取监测范围时一般以我国几个典型城市的污水水质指标作为依据，安在装在线监测仪器的时候合理选择监测量程是十分有必要的，如果选择不当则就会影响监测数据的准确性。
3 在线监测系统的结构及过程控制
在线监测系统的结构主要包括采配水系统、预处理单元、在线监测分析仪器、数据传输设备和中心控制系统。
3.1 采配水系统和过滤系统
城市污水收集系统通常包括潜入式污水取样泵、清洗配套装置、采水管道、防堵塞装置等，为了保证在线监测系统的工作频次与监测效果，一般使用双回路采水，而且在控制系统中要设置水泵故障自动诊断以及自动切换的功能。
配水单元系统负责将已经采集好的污水样品依次分配给各种检测仪器。通常情况下，所选择使用的仪器和设备都会有水样流量与压力的适用范围，所以在设计配水系统的时候要尽可能地合理利用这个范围，既要避免将流量和压力值过度限定，也要避免反复设置流量、压力仪表以及自动调节设备，进而尽可能减轻系统复杂度，有效提高系统的可靠性。通常应在进水的位置设置流量或者压力监视仪表。通过优化配水系统的科学设计，尽可能地维持配水系统运行时的稳定性，有效减少系统流量与压力的波动。由于不同仪器对于过滤精度的要求也各有不同，而过滤精度过高或者过低都会增加测定指标的误差，所以配水系统最好要针对不同仪器采取有针对性的过滤措施，同时要根据仪器对样品的实际需要量来最终确定过滤量，尽可能地减少过滤装置的负荷。
预处理单元一般由高效空气自动反吹系统以及预处理系统组成，负责过滤去除影响分析仪表正常工作的颗粒物，其中空气自动反吹系统是针对分析仪表而专门设计的。高效低维护的过滤器通常采用大流量旁通式的管状过滤设计，以不锈钢网状结构的过滤芯作为精细过滤装置，过滤后得到的水样经过流量调节后输入分析仪表中的流通池，进而确保分析仪表的正常运转以及监测系统的正常运行。水样预处理只要可以满足分析仪表的基本要求就可以，不用要求非常高的过滤精度，以免失去检测水样的真实性。
在城市污水在线监测系统的运行过程中，出现最多的问题一般都是管道堵塞、管道沾附微生物或者水样变质等，这些问题的产生会直接造成系统停机或者数据异常，在清洗单元要注意解决这些问题，由于管道都是由自动阀控制的，所以采用自来水或者空气反冲洗管道就可以达到目的。
3.2 在线监测数据的采集和传输
监测点是由监测水质和流量的在线仪表、远程终端以及GPRS无线MO-DEM来组成的。其工作原理就是通过在线监测仪表在现场连续测量污水厂的进出水水质以及污水处理量并利用远程数据终端及时转换为数字信号，然后再通过GPRS网络发送至终端数据采集系统，进而实现远程的在线监测。
现场数据采集系统主要是来进行监测数据的搜集、存储以及发送作业，各监测仪表首先把已经测量好的信号通过现场总线技术传输给数据采集器，随后由数据采集器把数据存储在寄存器中。
远程监测数据库管理系统主要负责接收子监测站传输的信息以及其他监测点的监测信息，通过对监测信息进行筛选分类和整合分析，完成对各类数据的统计处理，进而自动生成对应的报表，并可以实现与上级主管部门的联网。系统支持自动化控制协议以及通讯协议，可以实时反映现场仪器的状态并对仪器中各项参数实施远程设定。软件系统是整个监测系统的大脑，可以实现根据事先已设定的监控范围对监测站的累计流量、断流时间、过流时间等具体指标进行实时监控，同时具有参数配置、输出数据统计、异常状态处理、条件查询和系统管理维护等各项功能。
3.3 辅助系统
辅助系统是保障系统整体稳定运行的重要组成部分，通常主要包括供配电单元、自来水单元、自动取样单元、废液处理单元等。供配电单元是使系统做到无人值守和断电保护的重要保证，应设置专用的动力配电箱，电源进线要严格按照現行的国家标准采取避雷措施，电源应使用地下电缆进线。因为仪器的清洗与标定过程需要大量的纯净水，故系统还需要配置纯水制备单元。此外，要使系统真正做到无人值守，还需要在系统中设置自动取样机，定时自动采取水样。
4 结 语
当前在线监测系统中所使用到的在线监测仪器大多数依赖进口，国内仪表与国外仪表仍存在差距，因此积极推动水质监测系统的国产化势在必行。此外，在国内，城市污水在线监测系统所形成的监测数据，在发生法律纠纷时并不具备足够的法律效力，因而只有预警功能，这对在线监测系统的应用是一种巨大的阻碍，为了充分发挥在线监测系统的重要作用，应该努力提升监测数据的法律效力，进而让在线监测系统的影响更加深远。
参考文献
[1]张振宇，何 鑫，李华丽，等.成都市污水水质在线监测系统应用分析[J].水能经济，2016（6）：387～388.
[2]金东辉.浅谈城市污水泵站安装水质在线监测仪表的必要性[J].工业控制计算机，2017，30（8）：125～126.
[3]孙 轶.在线监测系统在城市污水处理厂中的应用[J].科学家，2017，5（1）：29.
[4]梁毅成.污水处理厂在线监测仪表的选型与应用[J].商品与质量，2016（15）：61～62.
[5]黎志忠.污水COD在线监测问题及其应对策略分析[J].资源节约与环保，2016（2）：55.
收稿日期：2018-3-25
作者简介：黎正宇（1982-），男，工程师，本科，主要从事生活污水处理工作。
关键词：城市污水；在线监测系统；应用分析
中图分类号：X84 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）12-0352-01
1 引 言
在线监测系统通常包含在线监测检测仪器、数据传送网络、数据处理系统以及业务信息系统等，是一个集环境科学、在线监测、数据通信、计算机信息系统为一体的现代水质水量监测技术。在线监测系统的主要目的是展开对氧含量、悬浮颗粒以及pH等项目指标的监测。到现在为止，在我国十大重点流域已经成功设立了近百个水质在线监测站，其中，长江、淮河、辽河、太湖等七大流域已经形成监测网络，基本实现了在线实时监视，每一个监测站都应用了在线监测系统。
2 污水厂在线监测设备和指标
对于城市中已经逐步市场化的污水处理厂，积极展开准确的水质水量监测工作是极其必要的。由于当前BOD型在线监测仪器的设计还不够成熟，因此可以积极利用TOC、COD与BOD之间的线性关系来设立TOC与COD的在线监测。污水处理厂的进水在线监测设备通常都安装在进水泵房到沉砂池的直管段之上，而出水监测设备一般安装在消毒池之后。
选取监测范围时一般以我国几个典型城市的污水水质指标作为依据，安在装在线监测仪器的时候合理选择监测量程是十分有必要的，如果选择不当则就会影响监测数据的准确性。
3 在线监测系统的结构及过程控制
在线监测系统的结构主要包括采配水系统、预处理单元、在线监测分析仪器、数据传输设备和中心控制系统。
3.1 采配水系统和过滤系统
城市污水收集系统通常包括潜入式污水取样泵、清洗配套装置、采水管道、防堵塞装置等，为了保证在线监测系统的工作频次与监测效果，一般使用双回路采水，而且在控制系统中要设置水泵故障自动诊断以及自动切换的功能。
配水单元系统负责将已经采集好的污水样品依次分配给各种检测仪器。通常情况下，所选择使用的仪器和设备都会有水样流量与压力的适用范围，所以在设计配水系统的时候要尽可能地合理利用这个范围，既要避免将流量和压力值过度限定，也要避免反复设置流量、压力仪表以及自动调节设备，进而尽可能减轻系统复杂度，有效提高系统的可靠性。通常应在进水的位置设置流量或者压力监视仪表。通过优化配水系统的科学设计，尽可能地维持配水系统运行时的稳定性，有效减少系统流量与压力的波动。由于不同仪器对于过滤精度的要求也各有不同，而过滤精度过高或者过低都会增加测定指标的误差，所以配水系统最好要针对不同仪器采取有针对性的过滤措施，同时要根据仪器对样品的实际需要量来最终确定过滤量，尽可能地减少过滤装置的负荷。
预处理单元一般由高效空气自动反吹系统以及预处理系统组成，负责过滤去除影响分析仪表正常工作的颗粒物，其中空气自动反吹系统是针对分析仪表而专门设计的。高效低维护的过滤器通常采用大流量旁通式的管状过滤设计，以不锈钢网状结构的过滤芯作为精细过滤装置，过滤后得到的水样经过流量调节后输入分析仪表中的流通池，进而确保分析仪表的正常运转以及监测系统的正常运行。水样预处理只要可以满足分析仪表的基本要求就可以，不用要求非常高的过滤精度，以免失去检测水样的真实性。
在城市污水在线监测系统的运行过程中，出现最多的问题一般都是管道堵塞、管道沾附微生物或者水样变质等，这些问题的产生会直接造成系统停机或者数据异常，在清洗单元要注意解决这些问题，由于管道都是由自动阀控制的，所以采用自来水或者空气反冲洗管道就可以达到目的。
3.2 在线监测数据的采集和传输
监测点是由监测水质和流量的在线仪表、远程终端以及GPRS无线MO-DEM来组成的。其工作原理就是通过在线监测仪表在现场连续测量污水厂的进出水水质以及污水处理量并利用远程数据终端及时转换为数字信号，然后再通过GPRS网络发送至终端数据采集系统，进而实现远程的在线监测。
现场数据采集系统主要是来进行监测数据的搜集、存储以及发送作业，各监测仪表首先把已经测量好的信号通过现场总线技术传输给数据采集器，随后由数据采集器把数据存储在寄存器中。
远程监测数据库管理系统主要负责接收子监测站传输的信息以及其他监测点的监测信息，通过对监测信息进行筛选分类和整合分析，完成对各类数据的统计处理，进而自动生成对应的报表，并可以实现与上级主管部门的联网。系统支持自动化控制协议以及通讯协议，可以实时反映现场仪器的状态并对仪器中各项参数实施远程设定。软件系统是整个监测系统的大脑，可以实现根据事先已设定的监控范围对监测站的累计流量、断流时间、过流时间等具体指标进行实时监控，同时具有参数配置、输出数据统计、异常状态处理、条件查询和系统管理维护等各项功能。
3.3 辅助系统
辅助系统是保障系统整体稳定运行的重要组成部分，通常主要包括供配电单元、自来水单元、自动取样单元、废液处理单元等。供配电单元是使系统做到无人值守和断电保护的重要保证，应设置专用的动力配电箱，电源进线要严格按照現行的国家标准采取避雷措施，电源应使用地下电缆进线。因为仪器的清洗与标定过程需要大量的纯净水，故系统还需要配置纯水制备单元。此外，要使系统真正做到无人值守，还需要在系统中设置自动取样机，定时自动采取水样。
4 结 语
当前在线监测系统中所使用到的在线监测仪器大多数依赖进口，国内仪表与国外仪表仍存在差距，因此积极推动水质监测系统的国产化势在必行。此外，在国内，城市污水在线监测系统所形成的监测数据，在发生法律纠纷时并不具备足够的法律效力，因而只有预警功能，这对在线监测系统的应用是一种巨大的阻碍，为了充分发挥在线监测系统的重要作用，应该努力提升监测数据的法律效力，进而让在线监测系统的影响更加深远。
参考文献
[1]张振宇，何 鑫，李华丽，等.成都市污水水质在线监测系统应用分析[J].水能经济，2016（6）：387～388.
[2]金东辉.浅谈城市污水泵站安装水质在线监测仪表的必要性[J].工业控制计算机，2017，30（8）：125～126.
[3]孙 轶.在线监测系统在城市污水处理厂中的应用[J].科学家，2017，5（1）：29.
[4]梁毅成.污水处理厂在线监测仪表的选型与应用[J].商品与质量，2016（15）：61～62.
[5]黎志忠.污水COD在线监测问题及其应对策略分析[J].资源节约与环保，2016（2）：55.
收稿日期：2018-3-25
作者简介：黎正宇（1982-），男，工程师，本科，主要从事生活污水处理工作。