1、前言
實施水質自動監測,可以實現水質的實時連續監測和遠程監控,達到及掌握主要流域重點斷面水體的水質狀況、預警預報重大或流域性水質污染事故、解決跨行政區域的水污染事故糾紛、監督總量控制制度落實情況、排放達標情況等目的。
2、水質自動監測技術
2.1水質自動監測系統的構成
在水質自動監測系統網絡中,中心站通過衛星和電話撥叼兩種通訊方式實現對各子站的實時監視、遠程控制及數據傳輸功能, 托管站也可以通過電話撥號方式實現對所托管子站的實時監視、遠程控制及數據傳輸功能,其他經授權的相關部門可通過電話撥號方式產現對相關子站的實時監視和數據傳輸或能。
每個子站是一個獨立完整的水質自動監測系統,一般由6個主要子系統構成,包括:采樣系統、預處理系統、監測儀器系統、PLC控制系統、數據采集、處理與傳輸子系統及遠程數據管理中心、監測站房或監測小屋。目前,水質自動監測系統中的子系統及遠程數據管理中心、監測站房或監測小屋。目前,水質自動監測系統中的子站的構成方式大致有三種:
(1)由一臺或多臺小型的多參數水質自動分析儀(如:YS1公司和HYDROLAB公司的常規五參數分析儀)組成的子站(多臺組合可用于測量不同水深的水質)。其特點是儀器可直接放于水中測量,系統構成靈活方便。
(2)固定式子站:為較傳統的系統組成方式。其特點是監測項目的選擇范圍寬。
(3)流動式子站:一種為固定式子站儀器設備全部裝于一輛拖車(監測小屋)上,可根據需要遷移場所,也可認為是半固定式子站。其特點是組成成本較高。
各單元通過水樣輸送管路系統、信號傳輸系統、壓縮空氣輸送管路系統、純水輸送管路系統實現相互聯系。
一個可*性很高的水質自動監測系統, 必須同時具備4個要素,即(1)高質量的系統設備;(2)完備的系統設計;(3)嚴格的施工管理;(4)負責的運行管理。
2.2水質自動監測的技術關鍵
2.2.1采水單元
包括水泵、管路、供電及安裝結構部分。在設計上必須對各種氣候、地形、水位變化及水中泥沙等提出相應解決措施,能夠自動連續地與整個系統同步工作,向系統提供可*、有效水樣。
2.2.2配水單元
包括水樣預處理裝置、自動清洗裝置及輔助部分。配水單元直接向自動監測儀器供水,具有在線除泥沙和在線過濾,手動和自動管道反沖洗和除藻裝置;其水質、水壓和水量應滿足自動監測儀器的需要。
2.2.3分析單元
由一系列水質自動分析和測量儀器組成, 包括:水溫、PH、溶解氧(DO)、電導率、濁度、氨氮、化學需氧量、高錳酸鹽指數、總有機碳(TOC)、總氮、總磷、硝酸鹽、磷酸鹽、氰化物、氟化物、氯化物、酚類、油類、金屬離子、水位計、流量/流量/流向計及自動采樣器等組成。各主要在線自動分析儀器的發展現狀將地第3節詳述。
2.2.4控制單元
包括:(1)系統控制柜和系統控制軟件;(2)數據采集、處理與存儲及其應用軟件;(3)有線通訊和衛星通訊設備。
2.2.5子站站房及配套設施
包括:(1)站房主體;(2)配套設施
3、在線自動分析儀器的發展
3.1概述
水質自動監測儀器仍在發展之中,歐、美、日本、澳大利亞等國均有一些專業廠商生產。目前,經較成熟的常規項目有:水溫、PH、溶解氧(DO)、電導率、濁度、氧化還原電位(ORP)、流速和水位等。常用的監測項目有:COD、高錳酸鹽指數、TOC、氨氮、總氮、總磷。其他還有:氟化物、氯化物、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氰化物、硫酸鹽、磷酸鹽、活性氯、TOD、BOD、UV、油類、酚、葉綠素、金屬離子(如六價鉻)等。
目前的自動分析儀一般具有如下功能:自動量程轉換,遙控、標準輸出接口和數字顯示,自動清洗(在清洗時具有數據鎖定功能)、狀態自檢和報警功能(如:液體泄漏、管路堵塞、超出量程、儀器內部溫度過高、試劑用尺、高/低濃度、斷電等),干運轉和斷電保護,來電自動恢復,COD、氨氮、TOC、總磷、總氮等儀器具有自動標定校正功能。
3.2常規五參數分析儀
常規五參數分析儀經常采用流通式多傳感器測量池結構,無零點漂移,無需基線校正,具有一體化生物清洗及壓縮空氣清洗裝置。如:英國ABB公司生產的EIL7976型多參數分析儀、法國Polymetron公司生產的常規五參數分析儀、澳大利亞GREENSPAN公司生產的Aqualab型多參數分析儀(包括常規五參數、氨氮、磷酸鹽)。另一種類型(“4+1”型)常規五參數自動分析儀的代表是法國SERES公司生產的MP2000型多參數在線不質分析儀,其特點是儀器結構緊湊。
常規五參數的測量原理分別為: 水溫為溫度傳感器法(PlatinumRTD)、PH為玻璃或銻電極法、DO為金-銀膜電極法(Galvanic)、電導率為電極法(交流阻抗法)、濁度為光學法(透射原理或紅外散射原理)。