總排污水在線監測的設計及應用

摘要：本文介紹了污水在線監測系統的的基本組成、選型要點和注意事項，具有一定的參考價值。

關鍵詞：在線監測；系統組成；選型；注意事項

建設污染源在線監測系統，加強污染源監控，既是國家環保總局和地方環保的要求，也是各地方煉化公司加強環保管理的需要。本作者所在公司屬于黃河上游沿岸，為了使股份公司和地方環保局及時了解和掌握我公司總排口水質排放情況，結合公司實際，在污水場污水總排管線安裝了一套水質在線監測系統。

1 污水在線監測系統組成

本污水在線監測系統包括： COD在線監測儀、氨氮在線監測儀、流量計和數據采集與傳輸系統。流量計和監測儀表二次表輸出的4-20mA信號送到數據采集和GPRS傳輸裝置，數據采集器將所檢測的水質、水量數據進行自動采集、存儲，并通過GPRS網傳送至股份公司監測總站和地方環保局檢測站。本地在得到股份公司監測總站授權后，可在本地局域網通過登陸名和密碼監測污水排放的實時數據。

2 儀表選型及技術要求

所選分析儀表應具有國家級產品質量合格證書和國家環保總局的產品認定證書。具備4-20mA及RS232通訊接口；國家環保總局的產品認定報告中平均無故障時間≥720h/次;儀器能自動或手動進行零點漂移和量程漂移校準；儀器應具有自動清洗內部過濾器、容器、管路、閥門等部件的功能，防止阻塞。考慮我公司現場實際情況，流量計應能準確測量非滿管流量。

2.1COD分析儀的選型。選用HACH公司的鉻法COD分析儀，其測量方法基于國家標準GB11914-89 水質－化學氧量測定－重鉻酸鉀法，經過與實驗室作對比試驗，該儀表測量數據與實驗室數據基本吻合，測量準確度較高，沒有測量滯后，儀器運行穩定，測試的再現性好。本系統投用后，省去了人工成本。該儀表具有以下顯著特點：

新穎的消解系統：采用強氧化劑和高溫175°C進行COD消解，根據實際水質自我控制反應時間以保證100%氧化，確保測試可靠。對于3000mg/L以下的氯離子的干擾可以去除。

全新的取樣系統：HACH公司創新采用活塞泵替代傳統的蠕動泵，泵不與樣品和試劑直接接觸，維護量少，可靠性提高，不擠壓泵管，不需經常更換泵管，降低運行成本。

全新的定量系統：首臺采用光學定量的在線COD儀，光學定量樣品/試劑，提高定量精度，從根本上保證了測試的準確性。

自動清洗系統可按用戶選定間隔，采用熱酸清洗樣品流經所有管路，避免誤差。

自我監測泄露系統：當系統管路出現泄露現象時，通過濕度感測儀器立即停止工作并報警，以保證人員和環境的安全；儀器持續監測系統的運行狀態，使用戶隨時了解儀器的工作情況避免錯誤的測試結果。

2.2 氨氮在線監測儀的選型。選用HACH公司的5738601 Amtax Compact系列氨氮分析儀和5739001 Filtrak 樣品預處理系統，該系列氨氮分析儀已經通過國家環保總局認可。它運用了全新的氣、液傳輸技術和高性能的比色測量方法，從而提供了可靠、準確的氨氮檢測結果，而且維護量很低。因為其結構緊湊、價格便宜，Amtax Compact氨氮分析儀可以取代現有的以電化學原理為基礎的氨氮分析儀。

2.3 流量儀表的選型。我公司總排管線為DN700，并且大部分時間為半管，有時出現斷流，管線埋在凍土層以下（地下2m），在目前眾多測量流量的產品中，大部分能測量半管流量的儀表，對于DN700的管徑，投資非常大；要么局部降低管線深度，在較低的滿管處安裝流量測量儀表，并且滿足直管段要求（5D-15D不等），需要挖溝等的工程量很大，因此我們選用了某公司的一種適合半管測量的流量計，該流量計利用射頻導納物位測量技術配合一個多普勒原理的測流速的器件， 根據液位高度計算出截面積，再乘以流速，即測得瞬時流量。這樣，施工時只需在管線上焊接插入式探頭，即可安裝成功，節省了大量儀器購置和施工費用。

射頻導納物位計的物位控制技術是一種從電容式物位測量技術發展起來的：如果在電容器兩個極板之間充滿導電物質（如水、酸等），并合上開關，如圖2（A）中所示，就得到一個電流I=V2 FKA/D（其中K-物質儲存電荷的能力，即介電常數，由物質特性決定；F-電源頻率；A-極板（任意形狀）的表面積），在某一電源確定的回路中，V和F為固定值， K、A、D，任意兩個為固定值，測得電流，就能計算出第三個變量。因此電容式儀表可用來測量面積，距離和電容常數。其應用原理如圖2（B），探頭放在一個鋼制容器里，A是探頭的表面積，D代表探頭到容器表面或接地極的距離。如果容器充入水（K=80），這部分水代替空氣（K=1），則得到一個與水位高度成正比的電流信號。射頻導納物位計正是根據電容測量原理，由高頻正弦振蕩器輸出一個穩定的測量信號源，以精確測量安裝在待測容器中的傳感器上的導納，在直接作用模式下，儀表的輸出隨物位的升高而增加。射頻導納原理替代傳統的純電容原理，使其即使在極端惡劣的條件下，不論是液體、漿體、顆粒還是界面，都能進行可靠的測量。

3 安裝及維護注意事項

由于生產情況所限，有時污水總排管線會出現斷流，這時要及時通知維護人員停自吸泵，否則空轉會造成泵燒壞，有條件時應安裝防空轉斷流保護器或采用隔膜泵。

分析儀表和流量計二次表均為非防爆儀表，而事故狀態下，污水中可能有爆炸氣體，所以采樣槽等預處理系統要和儀表分開設置，并且采樣泵要求防爆，放置采樣系統的房間配套設施如燈具、風扇等也要求防爆。

采樣井做好防水，以免流量計采樣探測器被水浸泡而燒壞，造成不必要的損失。

定期校驗儀表和試劑，以保證測量精度。

作者簡介：劉聰俐 （1974～），女，1997年畢業于石油大學（華東），現任中國石油呼和浩特石化公司設計所設計工程師，主要從事煉油生產技術及自控設計工作。

古正龍 （1974～），男，1997年畢業于石油大學（北京），現任中國石油呼和浩特石化公司常減壓聯合車間工藝副主任，工程師，主要從事煉油生產技術。