孫軼

摘要 本文介紹了城市污水處理廠在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理和系統(tǒng)組成，以青島某污水處理廠配置應(yīng)用情況為例對(duì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展進(jìn)行了探究。

關(guān)鍵詞 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；污水處理廠；配置應(yīng)用

隨著污水處理廠的廣泛建設(shè)和科技的不斷進(jìn)步，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)近年在污水廠的運(yùn)行和管理中逐步得以應(yīng)用。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一套以在線監(jiān)測(cè)技術(shù)為根本，以在線分析監(jiān)測(cè)儀器為核心，運(yùn)用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、自動(dòng)測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)以及相關(guān)的專(zhuān)業(yè)分析軟件和通訊網(wǎng)絡(luò)所組成的一個(gè)綜合性的在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)體系。通過(guò)污水處理廠在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳送和實(shí)時(shí)發(fā)布，實(shí)現(xiàn)污水處理廠的運(yùn)行調(diào)度和預(yù)警處置的自動(dòng)化管理。

1.在線監(jiān)測(cè)儀器簡(jiǎn)介

1.1在線監(jiān)測(cè)儀器的構(gòu)成

一般在線監(jiān)測(cè)儀器主要由3個(gè)部分組成：1）傳感器。利用各種信號(hào)檢測(cè)被測(cè)量；2）變送器。將傳感器所測(cè)量的信號(hào)轉(zhuǎn)換為4mA～20mA的電流信號(hào)，并送到可編程序控制器（PLC）中；3）顯示器。將測(cè)量結(jié)果直觀地顯示出來(lái)，提供結(jié)果。這3個(gè)部分有機(jī)地結(jié)合在一起，構(gòu)成一個(gè)完整的在線監(jiān)測(cè)儀表。

1.2在線監(jiān)測(cè)儀器的分類(lèi)

常用在線監(jiān)測(cè)儀器有：溫度儀表：廣泛用于格柵井、沉砂池、鼓風(fēng)機(jī)房等；壓力儀表：主要用于泵房、鼓風(fēng)機(jī)房等；液位儀表：廣泛用于格柵井、水泵集水井、生物池等；流量?jī)x表：一般用于進(jìn)出水管渠、曝氣池等。濁度儀：主要用于測(cè)量進(jìn)出水濁度；pH計(jì)：用于測(cè)量污水酸堿度。溶解氧檢測(cè)儀：主要用于生化處理過(guò)程，可在線監(jiān)測(cè)溶解氧值，是溶解氧PID控制系統(tǒng)的重要組成部分。有機(jī)物指標(biāo)的測(cè)定：廣泛應(yīng)用于污水處理廠的進(jìn)出水和生化處理構(gòu)筑物的水質(zhì)控制。有COD在線分析儀，BOD在線分析儀等。氮磷指標(biāo)的測(cè)定：廣泛應(yīng)用于污水處理廠的進(jìn)出水和生化處理構(gòu)筑物的水質(zhì)控制。有氨氮在線分析儀，總磷在線分析儀等。

2.在線監(jiān)測(cè)儀器在污水處理廠中的配置和應(yīng)用

2.1在線監(jiān)測(cè)儀器種類(lèi)和取樣點(diǎn)在污水處理廠中的配置

類(lèi)型的配置。污水處理廠配置在線監(jiān)測(cè)儀器是為了監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和工藝參數(shù)，為保證污水處理廠的正常運(yùn)行提供依據(jù)，應(yīng)選擇適合、準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠和經(jīng)濟(jì)的在線監(jiān)測(cè)儀器，并根據(jù)優(yōu)化運(yùn)行的原則配置在線監(jiān)測(cè)儀器的種類(lèi)。

以該污水處理廠配置的水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀表為例。根據(jù)《山東省半島流域水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，污水處理廠出水水質(zhì)需達(dá)到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，該廠在出水口重點(diǎn)配置了WTW的TresCon在線水質(zhì)分析儀（Nit3-N和TP模塊）、懸浮固體電極（ss）和光譜法COD探頭，在進(jìn)水口配置了HACH的COD在線監(jiān)測(cè)儀、WTW的PH、ss測(cè)量?jī)x和北京環(huán)科院的NH3-N在線監(jiān)測(cè)儀。

采樣點(diǎn)的選取。污水處理廠在線監(jiān)測(cè)儀器采樣點(diǎn)設(shè)置主要分為進(jìn)水點(diǎn)和出水點(diǎn)兩部分，應(yīng)保證所采集水樣具有代表性。其中進(jìn)水口監(jiān)測(cè)儀器應(yīng)設(shè)置在沉砂池之前的進(jìn)水匯流處，出水口監(jiān)測(cè)儀器應(yīng)設(shè)置在處理工藝末端出水口處，不僅滿足采樣系統(tǒng)的安裝要求，還要便于人工采樣，一般安裝于消毒池后。而溶解氧檢測(cè)儀等監(jiān)測(cè)儀器則應(yīng)配置在生物池相關(guān)位置上。

如上述污水處理廠進(jìn)水在線檢測(cè)儀表中的氨氮、COD、ss等進(jìn)水指標(biāo)在線測(cè)量位置的選擇。以上3個(gè)指標(biāo)是衡量污水廠進(jìn)水水質(zhì)的重要組成部分，要想真實(shí)體現(xiàn)進(jìn)水水質(zhì)，必需綜合考慮污水廠內(nèi)的污水流向和污水管路分布。最初這3個(gè)分析儀器采樣點(diǎn)安裝在污水提升泵房后面，經(jīng)過(guò)細(xì)格柵過(guò)濾后水勢(shì)比較平穩(wěn)，適合采樣。運(yùn)行一段時(shí)間后，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)了幾點(diǎn)弊端：首先，廠區(qū)內(nèi)污水回流因素沒(méi)有充分考慮在內(nèi)，主要包括濃縮池上清液、脫水機(jī)出水、及廠內(nèi)其他的污水回流管路的污水都回流進(jìn)入了廠區(qū)的進(jìn)水井，這部分污水氮磷及ss等含量很高；另外，污水經(jīng)過(guò)粗格柵和細(xì)格柵過(guò)濾后攔截掉了很大一部分微生物及固體懸浮物。由于這些因素的干擾，在線分析儀器做出來(lái)的數(shù)值在初安裝階段不能真實(shí)反映實(shí)際的進(jìn)水水質(zhì)。發(fā)現(xiàn)這一問(wèn)題后，將上述儀表的取樣點(diǎn)全部改裝至進(jìn)水井處，實(shí)際測(cè)量值才實(shí)現(xiàn)了和進(jìn)水水質(zhì)真正的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

在出水儀表的取樣點(diǎn)選擇上，也出現(xiàn)了同樣的修正過(guò)程。原來(lái)出水COD、ss、NH3-N、TP等檢測(cè)儀表的取樣點(diǎn)均設(shè)在接觸池初段，檢測(cè)結(jié)果還是比較如實(shí)反映了處理后的水質(zhì)狀況的。后來(lái)廠區(qū)擴(kuò)建二期，設(shè)計(jì)一、二期出水在接觸池后的匯水井匯集后排出廠區(qū)。這樣原來(lái)上述儀表的檢測(cè)數(shù)據(jù)只能反映一期出水的水質(zhì)狀況，綜合考慮后又將上述儀表的取樣點(diǎn)改設(shè)到了匯水井處。

2.2在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在污水處理廠中的應(yīng)用。

污水處理廠在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括采配水裝置、在線監(jiān)測(cè)儀器、數(shù)據(jù)傳輸裝置、數(shù)據(jù)處理和中心監(jiān)控系統(tǒng)。

1）采配水裝置是為在線監(jiān)測(cè)儀采集水樣而設(shè)置的，所采集的水樣是否可靠直接決定監(jiān)測(cè)儀器的檢測(cè)數(shù)值是否有效。通過(guò)應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，采配水環(huán)節(jié)所采集的水質(zhì)狀況對(duì)儀表的測(cè)量過(guò)程和結(jié)果均有很大的影響。因?yàn)橐话愕臋z測(cè)儀都是精密儀器，軟管較細(xì)，當(dāng)進(jìn)水含有較多雜質(zhì)時(shí)，經(jīng)常造成儀表進(jìn)水管阻塞，直接導(dǎo)致儀表停止測(cè)量。即使沒(méi)有造成儀表停機(jī)，在進(jìn)水管不暢的情況下，測(cè)量的結(jié)果往往受管路內(nèi)的沉淀物影響而失去準(zhǔn)確性。為了解決這個(gè)問(wèn)題，該污水處理廠在應(yīng)用采配水裝置時(shí)加裝了防護(hù)擋板，有些直接在取樣泵前加沉淀裝置，而且考慮進(jìn)水固體懸浮物較多的因素，對(duì)進(jìn)水儀表的采配水裝置重點(diǎn)提高了巡視清理的頻率，同時(shí)因?yàn)榈靥幒＿?，在海藻滸苔多發(fā)的季節(jié)加強(qiáng)了對(duì)出水監(jiān)測(cè)儀表取樣裝置的清理，防止纏繞。

2）該污水處理廠以水質(zhì)分析儀表為基礎(chǔ)，在廠區(qū)建立了集水質(zhì)自動(dòng)分析、數(shù)據(jù)采集傳輸、遠(yuǎn)程監(jiān)控于一體的在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。上述在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有接收、統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目超標(biāo)報(bào)警功能，對(duì)進(jìn)、出廠水體的水質(zhì)和水量情況進(jìn)行實(shí)時(shí)在線的監(jiān)測(cè)，獲得24h連續(xù)的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。廠內(nèi)值班員通過(guò)監(jiān)控中心實(shí)時(shí)監(jiān)控屏能連續(xù)準(zhǔn)確及時(shí)地掌握水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)況，并隨時(shí)統(tǒng)計(jì)處理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。由于在線檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)幾乎是水質(zhì)變化的同步結(jié)果，在運(yùn)行出現(xiàn)故障或進(jìn)出水水質(zhì)惡化時(shí)，能迅速根據(jù)這些數(shù)據(jù)采取有效的措施，對(duì)工藝及設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行調(diào)整。這種同步效果是傳統(tǒng)的由化驗(yàn)人員取樣做實(shí)驗(yàn)的檢測(cè)方法難以實(shí)現(xiàn)的，往往在分析結(jié)果出來(lái)之前水質(zhì)又發(fā)生了新的變化，運(yùn)行的調(diào)整很難跟上水質(zhì)的變化。

該污水處理廠配置在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后，夜晚值班人數(shù)由6人減為3人，同期該廠由一期8萬(wàn)噸擴(kuò)建至目前的17萬(wàn)噸日處理水量，而出水水質(zhì)保持良好。因此，合理應(yīng)用水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，能夠在節(jié)約人力、物力、提高生產(chǎn)效率并降低能耗的前提下保證出水水質(zhì)，實(shí)現(xiàn)污水處理廠的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、可靠控制和科學(xué)運(yùn)營(yíng)。3在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用中存在的問(wèn)題

1）有些監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備運(yùn)行的可靠性難以保證。監(jiān)測(cè)儀器在使用時(shí)已經(jīng)經(jīng)過(guò)調(diào)試校正，但仍然存在誤差，會(huì)影響顯示數(shù)值的準(zhǔn)確性，使監(jiān)控人員難以判斷。

2）目前在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配置的在線監(jiān)測(cè)儀器基本上是進(jìn)口儀表，國(guó)內(nèi)從事在線監(jiān)測(cè)成套設(shè)備生產(chǎn)的廠家極少，因此維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用昂貴，尤其是配件，對(duì)維護(hù)人員的操作技能的要求也較高。

3）大部分儀表直接或間接與污水接觸，對(duì)儀表的清沽工作提出了較高的要求，沒(méi)有定期清潔保養(yǎng)的儀表在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中常常會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差，影響檢測(cè)結(jié)果。

4）有些污水廠的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)儀器配置還達(dá)不到高層次系統(tǒng)自控要求，如監(jiān)測(cè)儀器數(shù)量不足，現(xiàn)有儀器設(shè)備的配備功能不夠等，需要人工巡查以增大監(jiān)控運(yùn)行的保險(xiǎn)系數(shù)。

4.結(jié)論

污水處理廠的儀器化和自動(dòng)控制已經(jīng)迅速地發(fā)展起來(lái)，污水廠的運(yùn)行和管理均趨向于集中化、系統(tǒng)化、自動(dòng)化。日益嚴(yán)格的污水排放標(biāo)準(zhǔn)又對(duì)污水處理廠的在線監(jiān)測(cè)和控制功能提出了更高的要求，也進(jìn)一步推動(dòng)了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在污水處理廠中的普及應(yīng)用。但由于可靠性、成本、維護(hù)保養(yǎng)等方面的原因，實(shí)際投入污水處理系統(tǒng)應(yīng)用的在線監(jiān)測(cè)儀器離預(yù)期的功能尚存在很大差距。