在線監(jiān)測系統(tǒng)在城市污水處理廠中的應用

孫軼

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

關鍵詞 在線監(jiān)測系統(tǒng)；污水處理廠；配置應用

隨著污水處理廠的廣泛建設和科技的不斷進步，在線監(jiān)測技術近年在污水廠的運行和管理中逐步得以應用。在線監(jiān)測系統(tǒng)是一套以在線監(jiān)測技術為根本，以在線分析監(jiān)測儀器為核心，運用現(xiàn)代傳感器技術、自動測量技術、計算機應用技術以及相關的專業(yè)分析軟件和通訊網(wǎng)絡所組成的一個綜合性的在線自動監(jiān)測體系。通過污水處理廠在線實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)的遠程傳送和實時發(fā)布，實現(xiàn)污水處理廠的運行調度和預警處置的自動化管理。

1.在線監(jiān)測儀器簡介

1.1在線監(jiān)測儀器的構成

一般在線監(jiān)測儀器主要由3個部分組成：1）傳感器。利用各種信號檢測被測量；2）變送器。將傳感器所測量的信號轉換為4mA～20mA的電流信號，并送到可編程序控制器（PLC）中；3）顯示器。將測量結果直觀地顯示出來，提供結果。這3個部分有機地結合在一起，構成一個完整的在線監(jiān)測儀表。

1.2在線監(jiān)測儀器的分類

常用在線監(jiān)測儀器有：溫度儀表：廣泛用于格柵井、沉砂池、鼓風機房等；壓力儀表：主要用于泵房、鼓風機房等；液位儀表：廣泛用于格柵井、水泵集水井、生物池等；流量儀表：一般用于進出水管渠、曝氣池等。濁度儀：主要用于測量進出水濁度；pH計：用于測量污水酸堿度。溶解氧檢測儀：主要用于生化處理過程，可在線監(jiān)測溶解氧值，是溶解氧PID控制系統(tǒng)的重要組成部分。有機物指標的測定：廣泛應用于污水處理廠的進出水和生化處理構筑物的水質控制。有COD在線分析儀，BOD在線分析儀等。氮磷指標的測定：廣泛應用于污水處理廠的進出水和生化處理構筑物的水質控制。有氨氮在線分析儀，總磷在線分析儀等。

2.在線監(jiān)測儀器在污水處理廠中的配置和應用

2.1在線監(jiān)測儀器種類和取樣點在污水處理廠中的配置

類型的配置。污水處理廠配置在線監(jiān)測儀器是為了監(jiān)測設備的運行狀態(tài)和工藝參數(shù)，為保證污水處理廠的正常運行提供依據(jù)，應選擇適合、準確、穩(wěn)定、可靠和經(jīng)濟的在線監(jiān)測儀器，并根據(jù)優(yōu)化運行的原則配置在線監(jiān)測儀器的種類。

以該污水處理廠配置的水質監(jiān)測儀表為例。根據(jù)《山東省半島流域水污染物綜合排放標準》，污水處理廠出水水質需達到一級排放標準的要求，該廠在出水口重點配置了WTW的TresCon在線水質分析儀（Nit3-N和TP模塊）、懸浮固體電極（ss）和光譜法COD探頭，在進水口配置了HACH的COD在線監(jiān)測儀、WTW的PH、ss測量儀和北京環(huán)科院的NH3-N在線監(jiān)測儀。

采樣點的選取。污水處理廠在線監(jiān)測儀器采樣點設置主要分為進水點和出水點兩部分，應保證所采集水樣具有代表性。其中進水口監(jiān)測儀器應設置在沉砂池之前的進水匯流處，出水口監(jiān)測儀器應設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。而溶解氧檢測儀等監(jiān)測儀器則應配置在生物池相關位置上。

如上述污水處理廠進水在線檢測儀表中的氨氮、COD、ss等進水指標在線測量位置的選擇。以上3個指標是衡量污水廠進水水質的重要組成部分，要想真實體現(xiàn)進水水質，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個分析儀器采樣點安裝在污水提升泵房后面，經(jīng)過細格柵過濾后水勢比較平穩(wěn)，適合采樣。運行一段時間后，經(jīng)過進一步分析，發(fā)現(xiàn)了幾點弊端：首先，廠區(qū)內(nèi)污水回流因素沒有充分考慮在內(nèi)，主要包括濃縮池上清液、脫水機出水、及廠內(nèi)其他的污水回流管路的污水都回流進入了廠區(qū)的進水井，這部分污水氮磷及ss等含量很高；另外，污水經(jīng)過粗格柵和細格柵過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的數(shù)值在初安裝階段不能真實反映實際的進水水質。發(fā)現(xiàn)這一問題后，將上述儀表的取樣點全部改裝至進水井處，實際測量值才實現(xiàn)了和進水水質真正的對應關系。

在出水儀表的取樣點選擇上，也出現(xiàn)了同樣的修正過程。原來出水COD、ss、NH3-N、TP等檢測儀表的取樣點均設在接觸池初段，檢測結果還是比較如實反映了處理后的水質狀況的。后來廠區(qū)擴建二期，設計一、二期出水在接觸池后的匯水井匯集后排出廠區(qū)。這樣原來上述儀表的檢測數(shù)據(jù)只能反映一期出水的水質狀況，綜合考慮后又將上述儀表的取樣點改設到了匯水井處。

2.2在線監(jiān)測系統(tǒng)在污水處理廠中的應用。

污水處理廠在線監(jiān)測系統(tǒng)包括采配水裝置、在線監(jiān)測儀器、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)測儀采集水樣而設置的，所采集的水樣是否可靠直接決定監(jiān)測儀器的檢測數(shù)值是否有效。通過應用發(fā)現(xiàn)，采配水環(huán)節(jié)所采集的水質狀況對儀表的測量過程和結果均有很大的影響。因為一般的檢測儀都是精密儀器，軟管較細，當進水含有較多雜質時，經(jīng)常造成儀表進水管阻塞，直接導致儀表停止測量。即使沒有造成儀表停機，在進水管不暢的情況下，測量的結果往往受管路內(nèi)的沉淀物影響而失去準確性。為了解決這個問題，該污水處理廠在應用采配水裝置時加裝了防護擋板，有些直接在取樣泵前加沉淀裝置，而且考慮進水固體懸浮物較多的因素，對進水儀表的采配水裝置重點提高了巡視清理的頻率，同時因為地處海邊，在海藻滸苔多發(fā)的季節(jié)加強了對出水監(jiān)測儀表取樣裝置的清理，防止纏繞。

2）該污水處理廠以水質分析儀表為基礎，在廠區(qū)建立了集水質自動分析、數(shù)據(jù)采集傳輸、遠程監(jiān)控于一體的在線自動監(jiān)測系統(tǒng)。上述在線監(jiān)測系統(tǒng)具有接收、統(tǒng)計監(jiān)測數(shù)據(jù)和監(jiān)測項目超標報警功能，對進、出廠水體的水質和水量情況進行實時在線的監(jiān)測，獲得24h連續(xù)的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。廠內(nèi)值班員通過監(jiān)控中心實時監(jiān)控屏能連續(xù)準確及時地掌握水質在線監(jiān)測系統(tǒng)運行實況，并隨時統(tǒng)計處理監(jiān)測數(shù)據(jù)。由于在線檢測得到的數(shù)據(jù)幾乎是水質變化的同步結果，在運行出現(xiàn)故障或進出水水質惡化時，能迅速根據(jù)這些數(shù)據(jù)采取有效的措施，對工藝及設備運行進行調整。這種同步效果是傳統(tǒng)的由化驗人員取樣做實驗的檢測方法難以實現(xiàn)的，往往在分析結果出來之前水質又發(fā)生了新的變化，運行的調整很難跟上水質的變化。

該污水處理廠配置在線自動監(jiān)測系統(tǒng)后，夜晚值班人數(shù)由6人減為3人，同期該廠由一期8萬噸擴建至目前的17萬噸日處理水量，而出水水質保持良好。因此，合理應用水質在線監(jiān)測技術，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，實現(xiàn)污水處理廠的自動監(jiān)測、可靠控制和科學運營。3在線監(jiān)測系統(tǒng)使用中存在的問題

1）有些監(jiān)測儀器設備運行的可靠性難以保證。監(jiān)測儀器在使用時已經(jīng)經(jīng)過調試校正，但仍然存在誤差，會影響顯示數(shù)值的準確性，使監(jiān)控人員難以判斷。

2）目前在線監(jiān)測系統(tǒng)配置的在線監(jiān)測儀器基本上是進口儀表，國內(nèi)從事在線監(jiān)測成套設備生產(chǎn)的廠家極少，因此維護保養(yǎng)費用昂貴，尤其是配件，對維護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，對儀表的清沽工作提出了較高的要求，沒有定期清潔保養(yǎng)的儀表在長期運行過程中常常會產(chǎn)生測量誤差，影響檢測結果。

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

4.結論

污水處理廠的儀器化和自動控制已經(jīng)迅速地發(fā)展起來，污水廠的運行和管理均趨向于集中化、系統(tǒng)化、自動化。日益嚴格的污水排放標準又對污水處理廠的在線監(jiān)測和控制功能提出了更高的要求，也進一步推動了在線監(jiān)測系統(tǒng)在污水處理廠中的普及應用。但由于可靠性、成本、維護保養(yǎng)等方面的原因，實際投入污水處理系統(tǒng)應用的在線監(jiān)測儀器離預期的功能尚存在很大差距。