污水处理中水质在线监测系统的应用

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摘要：水质在线监测系统由自动监控设备和监控中心构成，目前已经广泛应用于污水处理中。本文结合大连某城市污水处理厂的应用实例，研究了水质自动分析设备的工作原理，并通过水样比对试验分析，评价了在线监测数据与实验室监测结果的误差范围。结果表明，在线监测数据准确度较高，符合在线监测标准要求，具有自动化、信息化、实时性强、可靠性高等优点，可以作为环境管理的依据。

关键词：污水处理；在线监测；比对监测；标准

在线监测自动监控系统是污水处理厂实现污染物总量控制与监督管理的重要依据。污水处理厂水质在线系统是控制水质达标排放的有效手段，可以通过在线监测系统将实时数据上传保存，方便企业掌握水质动态，确保出水水质达到标准要求。同时，企业可以及时了解来水情况，如果发现异常，就采取有效处理措施，防止污染事故发生，方便环境管理部门监督和检查。

1水质在线监测系统的构成

自动监控系统由自动监控设备和监控中心两部分组成。自动监控设备是指在污染源现场安装的用于监测污染物的流量计、流速计、污染治理设施运行记录仪和数据采集传输仪等仪表，是污染防治设施的重要组成部分。监控中心与自动监控设备通过信息传输线路相连接，其利用计算机和其他设备对重点污染源实施自动监测。具体包括水样采集单元、配水单元、分析单元和控制单元等。分析单元由一系列水质自动分析和测量仪器组成，是在线监测系统的核心部分[1-2]。

2水质自动分析设备

某污水处理厂设计规模为日处理污水1万t，该厂污水处理采用CAST工艺，主要建设内容包括粗格栅间、细格栅间、提升泵房、曝气沉沙池、CAST生化池、污泥处理系统、消毒间、三级处理等，排水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级标准的A标准。该水厂在进水口和出水口各安装了COD、氨氮及pH水质在线自动监测系统，具体情况如表1所示。

2.1COD在线分析仪

基本测量原理是污水中的有机物可以吸收紫外线。含有共轭双键或多环芳烃的有机物溶解在水中，对紫外光有吸收作用，人们可以通过测量这些有机物对254nm紫外光的吸收度，评估水体的有机物污染程度。

2.2氨氮在线分析仪

在线氨氮测试采用氨气敏电极感测原理。样品中加入NaOH溶液，充分混和均匀，调节样品的pH，使其大于12，这时所有的铵离子都转换成气态的NH3。此外，加入络合剂，如EDTA调节样品，防止生成钙盐沉淀。游离态的氨气透过一层半透膜（材质Teflon），进入氨气敏电极的内部参与化学反应，改变了电极内部电解液的pH。pH的变化量与NH3的浓度成线性关系，由电极感测出来，再由主机换算成氨氮的浓度。

2.3pH在线分析仪

工作原理是利用对溶液pH值/ORP值变化敏感的测量电极和有恒定电位的参比电极所组成的工作电池来测量电势，借助待测溶液的pH和ORP值与工作电池的电势大小之间的线性关系来实现测定。

3水样比对试验分析

安装的COD在线分析仪、氨氮在线分析仪、pH在线分析仪均已完成调试和试运行。零点漂移、量程漂移、重现性检测符合规范要求，且COD在线分析仪已完成COD转换系数的校准，满足《水污染源在线监测系统验收技术规范（试行）》（HJ/T354—2007）中的条件。污水进口和出口处分别设置一个监测点位，采集实际污水样品，以COD、氨氮、pH为监测项目，与在线监测系统进行在线比对试验。每天监测3次，监测2d。比对试验过程中，应将水污染源在线监测仪器测量结果与国标法测量结果组成一个数据对，至少获得6个测定数据对，计算实际水样比对试验的相对误差，80%的相对误差值应达到比对试验验收的指标要求。实际水样比对试验的相对误差公式为：式中，A为实际水样比对试验的相对误差；Xn为第n次测量值；Bn为标准方法的测定值。污水入口COD在线实际水样比对试验的6个样品中，4个样品浓度范围为30mg/L≤COD＜60mg/L，相对误差范围为4.9%～11.2%，符合标准的在线数据为4个，2个样品浓度范围为60mg/L≤COD＜100mg/L，相对误差分别为10.2%、12.3%，符合标准的在线数据为2个。污水入口COD达标率为100%。出口COD在线实际水样比对试验的6个样品浓度范围均为COD＜30mg/L，相对误差范围为4.3%～8.5%。污水出口COD达标率为100%。入口和出口COD在线分析仪均符合《水污染源在线监测系统验收技术规范（试行）》（HJ/T354—2007）中达标率80%的要求。由图1和图2可知，污水进口COD在线实际水样比对试验的6个样品中，4个样品浓度范围为30mg/L≤COD＜60mg/L，相对误差范围为4.9%～11.2%，2个样品浓度范围为60mg/L≤COD＜100mg/L，相对误差分别为10.2%、12.3%；出口COD在线实际水样比对试验的6个样品浓度范围均为COD＜30mg/L，相对误差范围为4.3%～8.5%，进出口比对均符合标准要求。由图3和图4可知，污水进口氨氮在线实际水样比对试验中，6个样品相对误差范围为3.4%～9.4%，出口氨氮相对误差范围为4.8%～11.6%，进出口比对均符合标准要求。由图5和图6可知，污水进口pH在线实际水样比对试验中，6个样品相对误差范围为-0.30%～0.19%；出口pH在线实际水样比对试验中，6个样品相对误差范围为-0.39%～0.25%，进出口比对均符合标准要求。

4结论

现有的污水监管手段是一种被动的事后管理手段，存在较大的不足，解决这个问题的关键是实现监测结果的实时控制[3]。水质在线监测系统在污染防治环境管理方面发挥重要作用，具有自动化、信息化、实时性强和可靠性高等优点，可及时准确地为污染控制和科学决策提供依据，未来在远程数据传输和可视化应用中将有更广阔的发展空间。

参考文献

1王薇，宋剑飞，徐敏.水质在线监测系统在城镇污水处理厂的应用研究[J].北方环境，2011，（1）：138-140.

2刘玉红.水质在线监测系统在污水处理厂的应用[J].中国科技信息，2009，（20）：24-27.

3陈述蔚，王小奇，陈征雄.污水处理厂水质水量在线监测及远程传输系统[J].电气技术，2008，（5）：84-110.

作者：韦丹 单位：辽宁省大连生态环境监测中心