水質自動監測系統在新城水庫泵站的應用

韓曉燕

摘 要：介紹了淄博市引黃供水有限公司為監測原水水質變化，保證凈水工藝平穩運行，在新城水庫泵站安裝水質自動監測系統的必要性，及系統的設計和安裝后系統的運行情況。

關鍵詞：水質管理；水質監測自動化系統；泵站

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.13.230

1 概述

淄博市引黃供水工程是解決淄博市水資源短缺而建設的一項大型城市基礎設施，工程是從黃河及南水北調東線引水，經凈化處理后，將凈水輸送至各用戶的工程。新城水庫泵站隸屬于淄博市引黃供水有限公司，是向凈水廠輸送原水，給新城水庫補水的取水泵站，是引黃供水系統的咽喉部位。泵站原水主要取自黃河水、調蓄水庫水及部分南水北調長江水，在引水、蓄水、供水過程中由于種種原因，使原水水質存在諸多不確定因素，有二次污染的風險。原水水質是保證飲用水安全的先決條件，對原水水質進行在線連續監測和對水體污染的預警跟蹤，是確保原水水質安全的重要和有效手段。水質監測在線儀表主要是對水體中的化學物質、懸浮物和水生態系統進行定時檢測，實時采集數據并上傳分析，能夠及時發現水質的異常變化提前預警，讓我們及早做出判斷和處理。

2 安裝、配備在線監測儀表的必要性

（1）原水指標的人工檢測，檢測次數再多也只能是“點”，代表不了“面”的情況，對于許多突發水質事故、事件，人工檢測顯得時間滯后、檢測時間長、反饋慢，不能及時報警，不能給我們留出充分時間采取有效措施，給水質管理造成被動局面，易造成對凈水工藝的沖擊，影響公司成品水水質。

（2）在線儀表數據能夠實現水質情況的動態顯示和水質突變的提前預警。通過曲線畫面，讓我們容易掌握水質情況因為原水種類、季節不同的變化趨勢，能夠提前通過趨勢做好防范準備和應急處理。

（3）在線儀表的設置能夠大大減少二次污染對公司供水造成的影響。二次污染具體體現在引水、蓄水、凈水、配水各個環節之中。從劉春家引黃閘至新城水庫泵站是一段30km的無封閉渠道，所有原水都是通過此段渠道引來，很容易因為垃圾傾倒、污水排放、農藥化工污染等等人為因素造成二次污染。

新城水庫泵站建有粉末活性炭和高錳酸鉀藥物投加車間，一旦發現原水污染，可立即投放藥物，使原水和藥物混合，約半小時至凈水廠，大大減輕凈水工藝的負擔。經過多年實踐，在新城水庫泵站投放藥物效果最好。

3 系統概況

水質在線自動監測系統是一個以在線自動分析儀器為核心，運用自動控制技術、計算機技術以及相關的專用分析軟件和通訊網絡，組成一個從水樣采集、水樣預處理、水樣測量到數據處理及存儲的綜合性系統，從而實現水質自動監測站的在線自動運行。

3.1 采水單元

本系統采樣水源來自新城線向凈水廠供水總出水管，在總出水管上開孔，開孔處裝有球閥，便于以后系統維護，通過?25mmPE管連接至水質站房內，室外水管埋于地面以下50cm深，防止冬天水管結冰。

3.2 配水單元

在水質監測站房控制柜內設有一臺水箱，原水通過采水管路送至水箱內，通過水箱內的水位傳感器來實現水位自動控制，水箱內安裝常規五參數探頭，檢測溫度、PH、氨氮、溶氧、電導率；還裝有高錳酸鉀（COD）、濁度、葉綠素探頭，在線毒性監測儀采樣水通過蠕動泵從水箱內抽水進行檢測。水箱底部有排水孔，側面有溢水口，防止水箱水位溢出。采配水通過PLC控制系統定時自動進行，實現無人值守。

3.3 PLC控制系統

水質監測站房內設有一面PLC控制柜，裝有施耐德M340PLC，通過預先編寫的用戶程序實現采配水以及水質分析儀器設備的自動控制；配置一臺串口服務器，實現水質在線監測儀器數據實時采集；配有一臺超靜音氣泵，來控制氣動閥打開和關閉，同時采用壓縮空氣自動清洗水質檢測探頭，減少人工維護量。

系統控制流程：

上位機發送系統自動啟動命令（零點）→1#氣動閥打開（原水流入水箱，大約需10分鐘，水箱液位達到20cm；溫度、PH、氨氮、溶氧、電導率、高錳酸鉀（COD）、濁度開始實時檢測）→1#氣動閥關閉→原水沉淀30分鐘→40分鐘時，開始葉綠素、毒性檢測（蠕動泵開始工作，從水箱抽原水，同時從取自來水樣）→1時10分，檢測系統結束→2#氣動閥打開（將原水排出，排水需30分鐘）水箱水位約4cm→1時45分，3#氣動閥打開（向水箱注入自來水，清洗水箱及探頭，大約需10分鐘，水箱液位達到20cm）→3#氣動閥停止→2時10分，2#氣動閥打開，排掉水箱內自來水，需30分鐘）→3時，一個工作周期完成，同時系統自動進入下一個工作周期。

3.4 水質在線監測主要設備

本系統以在線自動化生物（發光菌）毒性檢測儀、在線紫外——可見光譜儀、在線葉綠素檢測儀設備為主體，可以檢測生物毒性、溫度、PH、氨氮、溶氧、電導率、高錳酸鉀（COD）、濁度、葉綠素九項指標。

（1）在線生物毒性檢測儀：Itox-control 是利用發光菌作為生物檢測器，通過測定光損失來判斷水中的污染物的毒性大小。該方法能夠在30分鐘內，對很大范圍內的毒性物及廣泛類別的化學藥劑反應敏感，包括金屬、殺蟲劑、殺真菌劑、氯溶物質、工業化學藥劑、有機毒物及相關物質。簡單地講，就是使用一種叫做費希爾弧菌的發生細菌，這種細菌在進行新陳代謝時會發出光，若正常代謝被抑制，就會導致發光強度減弱。毒物能抑制甚至阻止正常代謝，毒性越強，對細菌的抑制作用就越強，發光被抑制的越厲害，水樣中的毒性物質會影響發光菌的新陳代謝，發光強度的減弱與樣品中毒性物質的濃度成正比，對5000余種不同類型的化學物質具有敏感效應。它能夠適時在線監測水質綜合毒性變化，快速判斷是否發生污染事故，污染程度如何等問題。此儀器需嚴格按照維護周期進行，清洗模塊、更換發光菌種和培養液。

（2）在線紫外——可見光譜儀：UV-VIS在線紫外-可見光譜分析儀是世界上第一個，也是唯一一個可以在液體介質中直接進行連續光譜測量（200nm-750nm波段）的水質分析儀器。它可以根據不同的化學物質對不沒波長的吸收強度不同，同時測量溫度、PH、氨氮、溶氧、電導率、高錳酸鉀（COD）、濁度等多項指標，并具備污染物報警的強大功能；它可對檢測數據進行吸收譜分析，通過分析吸收譜的變化，可以衡量水質的變化，來確定辨別是哪類物質造成的水體污染。因黃河原水濁度較高，會影響儀器探頭氙燈發射光的強度，需要人工定期清洗，定期和實驗室數據進行校準，屬于“即插即測”設備，無試劑耗材，費用低。

（3）在線葉綠素測定儀：bbe在線藻類分析儀是一種能夠檢測藍藻法綠素濃度及總葉綠素濃度，基于藻類細胞中的自然熒光，由高頻的三色LED光源所激發出響應藻類發出的紅光，利用光的密度可以區別不同的藻類，例如藍藻和總的微藻。它測定的是葉綠素濃度，可以根據每個種藻類等級分別設置計算細胞數的系數。葉綠素濃度可以在線快速反應因季節不同，藻類可能爆發的情況。

4 結束語

水質在線監測系統于2015年9月在新城水庫泵站安裝并投入使用，實現了現場設備自動控制、數據實時采集與存儲、水質數據超標自動彈出報警，隨時調取歷史數據和歷史趨勢曲線，分析水質變化情況。經過幾年的運行，整體系統運行平穩可靠，為引黃供水系統源頭水質提供了可靠保障，也為后續凈化處理工藝調整提供了準確及時的水質參數，有力的推動了公司水質管理和運行水平的進一步提高。