水污染源在线监测系统在污水处理厂中的应用_王茹萍.pdf

62 电子技术 第 52 卷 第 2 期（总第 555 期）2023 年 2 月Computer Engineering计算机工程摘要：阐述水污染源在线监测系统的特征，水污染源在线监测仪器的应用，包括pH水质自动分析、COD水质自动分析、NH3-N水质自动分析、TP水质自动分析、TN水质自动分析。关键词：在线监测系统，水质自动分析，监控技术。中图分类号：TP274文章编号：1000-0755(2023)02-0062-02文献引用格式：王茹萍.水污染源在线监测系统在污水处理厂中的应用J.电子技术,2023,52(02):62-63.析仪及温度变送器，将混合水样送至CODCr、TOC、NH3-N、TP、TN水质分析仪中，之后将水质监测数据传输给监控中心平台，另外，数据控制单元可生成、显示各水污染源在线监测仪器监测数据的日统计表、月统计表和年统计表，供生产运行相关人员通过统计数据对现有设施设备及工艺流程进行分析研判，并针对出现的问题进行及时的处理。2 水污染源在线监测仪器的应用水质的好坏需要用水分析仪来测量，其指标由pH值、电导率、浊度、溶解氧、COD（化学耗氧量）、氨氮、总磷、总氮等。根据污水处理厂工艺流程需要，主要监测指标为pH值、COD（化学耗氧量）/TOC（总有机碳）、氨氮、总磷和总氮，以上参数对应的监测仪器为pH水质自动分析仪、COD水质自动分析仪/TOC水质自动分析仪、NH3-N水质自0 引言污水处理厂作为污水治理的重要一环，其相关设计工作便起到了举足轻重的作用。污水处理厂出水水质检测工作的进行，是为了保护我国的水资源不受到污染，并在检测的过程中严格地按照国家的要求对水质进行把控，确保出水水质符合国家的要求。而进水水质的检测则直接关系到整个工艺流程的选择及控制。由此可见，水质监测数据在污水处理厂中有着极其重要的作用，而水污染源在线监测系统是水质检测中不可或缺的一环。1 水污染源在线监测系统的特征水污染源在线监测系统主要由流量监测单元、水质自动采样单元、水污染源在线监测仪器、数据控制单元以及相应的建筑设施组成。与一般的水质分析仪表相比，水污染源在线监测系统拥有水质自动采样单元及数据控制单元这两大特征。水质自动采样单元具有采集瞬时水样及混合水样，混匀及暂存水样、自动润洗及排空混匀桶，以及留样功能；数据控制单元可协调统一运行水污染源在线监测系统，采集、存储、显示监测数据及运行日志，向监控中心平台上传污染源监测数据，示意图见图1。在数据控制单元的控制下，水质自动采样单元对水质进行采样以后，会将瞬时水样送至pH水质分水污染源在线监测系统在污水处理厂中的应用王茹萍（上海勘测设计研究院有限公司，上海 200126）Abstract This paper describes the characteristics of the online monitoring system for water pollution sources and the application of online monitoring instruments for water pollution sources,including automatic analysis of pH water quality,COD water quality,NH3-N water quality,TP water quality and TN water quality.Index Terms online monitoring system,automatic water quality analysis,monitoring technology.Application of Online Monitoring System of Water Pollution Source in Sewage Treatment PlantWANG Ruping(Shanghai Survey,Design and Research Institute Co.,Ltd.,Shanghai 200126,China.)基金项目：上海勘测设计研究院课题（2021SZ(8)-003）。作者简介：王茹萍，上海勘测设计研究院有限公司；研究方向：控制技术。收稿日期：2022-11-21；修回日期：2023-02-12。图1 水污染源在线监测系统 电子技术 第 52 卷 第 2 期（总第 555 期）2023 年 2 月 63Computer Engineering计算机工程动分析仪、TP水质自动分析仪、TN水质自动分析仪的应用。（1）pH水质自动分析仪。pH自动分析仪由检测单元、信号转换器、显示记录、数据处理、信号传输单元等构成。其中检测单元由玻璃电极、参比电极、温度补偿传感器及电极支持部分等构成。用电位法测定溶液的pH值是最基本的方法。工业用的pH计量电极一般为锑电极和玻璃电极，参比电极皆为甘汞电极。玻璃电极可以做成不同的大小尺寸以及各种多样的形式，用于满足不同的用途，这让玻璃电极成为工业上最通用一种测量电极。需要注意的是，温度这一数值很大程度上会影响玻璃电极的使用，为了补偿温度对pH测量的影响，需要把测得的温度值接入测量电路，故一般工业使用时都要同时插入热电阻。（2）COD水质自动分析仪。COD水质自动分析仪主要由进样/计量单元、试剂储存单元、消解单元、分析及检测单元以及控制单元组成。其中，铬法COD分析仪的出现是将经典重酪酸钾氧化以及全新测试技术进行有机的结合，并水样与重酪酸钾和硫酸银等混合液进行持续的加热，并将温度控制在175摄氏度作用。在加热的过程中，溶液中存在的铬离子会从VI价被还原成为III价，且颜色也会出现变化。通过对颜色的变化，我们可以看出溶液之中有机物含量的关系，进而通过换算，将所测得的样品的数据，在仪表中显现出来。（3）NH3-N水质自动分析仪。NH3-N水质自动分析仪主要由进样/计量单元、试剂储存单元、物理/化学前处理单元、分析及检测单元以及控制单元组成。目前的氨氮的检测方法主要有以下几种：逐出比色法、纳氏试剂分光光度法、水杨酸分光光度法。其中逐出比色法测量原理为将样品、逐出溶液送到逐出瓶中，指示剂送到比色池中，用LED光度计来进行清零测量。样品和逐出溶液在逐出瓶中充分混合并在空气的作用下发生化学反应，将产生的氨气传送到比色池中，氨气与比色池的指示试剂反应，并改变试剂的颜色。经过一段时间，使用LED光度计再次对样品进行测量，对比反应前的测量结果，计算出氨氮的浓度。（4）TP水质自动分析仪。TP水质自动分析仪主要由计量单元、反应器单元、检测单元、试剂贮存单元（根据需要）以及显示记录、数据处理、信号传输等单元。总磷的测定方法一般为钼酸铵分光光度法。其原理是，在酸性介质中，磷酸根离子与钼酸盐反应，生成一种锑化物，通过还原反应，锑化合物立即被抗坏血酸还原，生成蓝色的磷钼盐酸。测量磷钼盐酸的吸光度，将该数值与标准值相比较，就能得到样品的总磷含量。一般情况下，在高温、高压的酸性条件下，水中部分含磷化合物、聚磷盐酸发生水解，生成磷酸根。对于某些难氧化的磷化合物，需要通过过硫酸钠等强氧化剂，将其氧化为磷酸根。（5）TN水质自动分析仪。TN水质自动分析仪主要由计量单元、反应器单元、检测单元、试剂贮存单元（根据需要）以及显示记录、数据处理、信号传输等单元。总氮的测定方法一般为碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法。测定水中的总氮时，通常在碱性条件下，试样和过硫酸钾在120下消解30min，将水样中的含氮化合物转化为硝酸根，用紫外吸光光谱法，在220nm下测量样品的吸光度值，计算出总氮的含量。3 水污染源在线监测仪器的安装 水污染源在线监测仪器均为精密仪器，且为污水处理过程中关键的监测仪器，在实际使用的过程中，需保证设备的工作环境能满足设备运行所需要的要求。通常，污水处理厂都会建设专用监测站房，用于放置水污染源在线监测仪器。为了保证水污染源在线监测系统的运转和维护，监测站房一般需要满足以下几点要求：（1）站房的使用面积不小于15m2，高度不低于2.8m。（2）监测站房应经理靠近采样点，与采样点的距离应小于50m。（3）监测站房应安装空调和冬季采暖设备，空调需具有来电自启动功能，具备温湿度计，保证室内清洁，环境温度、相对湿度和大气压力等满足设备运行的要求。（4）监测站房内应配置安全合格的配电设备，提供足够的电力负荷，并配置稳压电源。除上述要求外还需有合格的给排水设施、完善规范的接地装置和避雷措施、防盗和防止人为破坏的设施、满足消防安全、安装必要的监控设备等。另外对于水污染源在线监测仪器的各种电缆和管路应加保护管，保护管应在地下敷设和空中架设，空中架设的电缆应附着在牢固的桥加上，并在电缆、管路及电缆和管路的两端设立明显的标识。4 结语水污染源在线监测系统在污水处理厂的水质检测过程中发挥着重要的作用，既要监测进水水质，确实掌握进水水质的成分以及需要重点处理的污染物指标，又要监测处理过后的污水水质情况，以确保处理过后的水质满足国家相关排放要求。通过上述各章节，对于水污染源在线监测系统各单元进行了深入浅出的介绍，以期能让更多的人对该系统有所了解，并熟悉其使用方法，运行环境，维护要求等才能保证水污染源在线监测系统运行在最佳的工况，得到最准确的数据，以保护我们赖以生存的水资源不会因为监测不到位而被污染。参考文献1HJ353-2019,水污染源在线检测系统（CODCr、NH3-N等）安装技术规范S.2019.