分析水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)在城市污水處理中的應(yīng)用

隋巧寧

內(nèi)容摘要 在社會和經(jīng)濟發(fā)展過程中，人們生活水平不斷提高，更加重視身體健康，對水質(zhì)的要求不斷增加。我國許多城市十分重視水質(zhì)安全問題，要求污水處理廠實時監(jiān)測水質(zhì)，一旦發(fā)現(xiàn)水質(zhì)出現(xiàn)質(zhì)量問題，可實施有效的應(yīng)對措施。文章圍繞水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)在污水處理廠的應(yīng)用展開討論，為監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞 水質(zhì) 在線監(jiān)測系統(tǒng) 污水處理

1 引言

水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)，具有穩(wěn)定性、安全性以及可擴展性等特點。污水處理廠在應(yīng)用水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)時，一方面有助于提高污水排放標準;另一方面有助于提高水資源的利用率，避免各領(lǐng)域日常生活和工作使用到受污染的水。但是現(xiàn)階段我國污水處理廠未能廣泛應(yīng)用水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)，需要各城市重視水質(zhì)保護工作，借助水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)，建立完善的水環(huán)境保護體系，從而推動城市水環(huán)境健康可持續(xù)發(fā)展。

2 水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)組成及特點

2.1 水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的組成要素

水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)，是由一個中心站為主體，幾個監(jiān)測子站組成，監(jiān)測系統(tǒng)運行時，需要對采集的水樣進行預(yù)處理，通過處理后采集水質(zhì)信息，并借助信息技術(shù)實時傳輸信息。中心站作為監(jiān)測系統(tǒng)的主體，發(fā)揮指揮作用，指揮時通過計算機系統(tǒng)，將監(jiān)測要求、流程等以電子信息的方式傳輸?shù)奖O(jiān)測子站，監(jiān)測子站按照傳輸?shù)闹噶睿瓿蓴?shù)據(jù)的監(jiān)測、處理等工作，并將上述過程形成的信息，存儲在數(shù)據(jù)庫內(nèi)。監(jiān)測子站是由多個單元組成，分別為配水單元、水質(zhì)自動監(jiān)測分析儀器、控制單元、配水單元以及子站站房等，監(jiān)測子站監(jiān)測一定范圍的水域，將監(jiān)測水域內(nèi)的信息及時傳輸至中心站，根據(jù)中心站發(fā)出的指令，分析水質(zhì)情況。中心站和監(jiān)測子站，是由通訊網(wǎng)絡(luò)建立連接關(guān)系，通過通訊網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)交換和指令的傳達。

2.2 水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的特點

水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的特點，主要體現(xiàn)在三個方面，分別為穩(wěn)定性、安全性以及可擴展性。水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)具有的穩(wěn)定性特點，可以抵抗電磁的干擾，并且出現(xiàn)故障，可以快速診斷，根據(jù)診斷結(jié)果進行修復(fù)，同時在高溫、復(fù)雜的環(huán)境中仍能穩(wěn)定地運行。水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)具有的安全性特點，可以存儲產(chǎn)生的信息，并備份存儲的信息，即便設(shè)備出現(xiàn)問題，監(jiān)測獲得的信息不會丟失。水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)具有的可擴展性特點，可以根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測需求，增加相應(yīng)的硬件和軟件，采用集中式、嵌入式等方法，不斷擴充監(jiān)測系統(tǒng)的功能。

3 水質(zhì)在線監(jiān)測各系統(tǒng)、單位工作及應(yīng)用流程

3.1 監(jiān)測基站管理系統(tǒng)

監(jiān)測基站管理系統(tǒng)是水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的核心，基站管理系統(tǒng)包括系統(tǒng)控制、管理控制等，具備查詢信息、控制設(shè)備等功能。在系統(tǒng)控制單元中，監(jiān)測基站系統(tǒng)需要控制基站整體運行情況，同時根據(jù)監(jiān)測情況開發(fā)新的系統(tǒng)，使新的系統(tǒng)在不同的模式下運行，一般分為非管理模式、管理模式、啟動緊急監(jiān)測模式以及開始和停止監(jiān)測模式。在非管理模式下，一般人員無法操作系統(tǒng)，只能巡查系統(tǒng)的運行狀態(tài)以及產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，不能更改系統(tǒng)的運行方式。在管理模式下，管理人員若操作系統(tǒng)，系統(tǒng)會向管理人員提供登錄入口，管理人員正確操作后，才能進入到系統(tǒng)中執(zhí)行相應(yīng)的命令。在啟動緊急監(jiān)測模式下，管理人員手動操作后，會使系統(tǒng)進入到全新的運行周期，在新的周期內(nèi)對水質(zhì)進行監(jiān)測。

監(jiān)測基站管理系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)查詢功能，管理人員查詢水質(zhì)檢測情況，可掌握水質(zhì)的變化狀態(tài)。若對系統(tǒng)進行監(jiān)測調(diào)整，需要管理人員通過管理設(shè)置，在功能模塊中調(diào)整以下參數(shù)，分別為監(jiān)測參數(shù)、通訊參數(shù)、信息參數(shù)以及運行參數(shù)。

監(jiān)測基站管理系統(tǒng)中使用的監(jiān)測設(shè)備出現(xiàn)問題，管理人員通過儀器控制及復(fù)位，按照操作方法調(diào)整時間和復(fù)位儀器。在該系統(tǒng)內(nèi)管理人員可通過運行信息查詢，獲得一個周期內(nèi)水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)、監(jiān)測系統(tǒng)運行狀態(tài)等，有助于管理人員全面了解系統(tǒng)運行狀態(tài)[1]。

3.2 中心管理系統(tǒng)

中心管理系統(tǒng)具有用戶管理功能、運行設(shè)置功能、管理設(shè)置功能、遠程設(shè)置功能、超標報警功能、故障報警功能、數(shù)據(jù)維護功能、手工錄入功能、數(shù)據(jù)校準功能、數(shù)據(jù)查詢功能以及報表輸出功能。中心管理系統(tǒng)借助通訊技術(shù)，實時準確的傳輸數(shù)據(jù)，為指揮中心以及各級監(jiān)測子站提供數(shù)據(jù)支持。

在用戶管理功能中，管理人員通過所對應(yīng)的權(quán)限實施管理措施，一般情況下管理權(quán)限分為三個級別，最高級別負責(zé)控制系統(tǒng)，中等級別負責(zé)控制對應(yīng)的系統(tǒng)，普通級別只能查詢數(shù)據(jù)信息。運行設(shè)置功能負責(zé)管理系統(tǒng)參數(shù)，使系統(tǒng)在正確的參數(shù)下運行。管理設(shè)置功能用于管理人員設(shè)置不同的標準，主要分為行政管理和地方管理[2]。遠程設(shè)置功能，負責(zé)監(jiān)測水質(zhì)范圍內(nèi)，所有運行設(shè)備的維護和控制工作。超標報警功能，負責(zé)水質(zhì)監(jiān)測出現(xiàn)異常情況時，及時向中心系統(tǒng)發(fā)出警報信息。故障報警功能，負責(zé)監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)的故障。數(shù)據(jù)維護功能，負責(zé)存儲、恢復(fù)以及清理數(shù)據(jù)。手工錄入功能，負責(zé)研究監(jiān)測水質(zhì)在實驗室的檢測數(shù)據(jù)，以便對不同時期水質(zhì)情況進行分析。數(shù)據(jù)校準功能，負責(zé)數(shù)據(jù)查詢、日志查詢以及排放量查詢等。報表輸出功能，負責(zé)制定水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，向監(jiān)測中心和上級主管部門，以報表的形式報告水質(zhì)監(jiān)測情況。

3.3 監(jiān)測站點RTU

監(jiān)測站點RTU由兩部分組成，分別為IPC和PLC，并且配置編程控制器，可以對水質(zhì)監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行采集，并具備通訊控制和設(shè)備監(jiān)控等功能。在IPC運行過程中，為管理人員提供界面操作，方便管理人員建立數(shù)據(jù)庫，同時易于維護監(jiān)測設(shè)備。

3.4 水樣采集單元

水樣采集單元是水質(zhì)自動化監(jiān)測系統(tǒng)重要的組成部分，該單元由多個設(shè)備組成，分別為取水泵、取水龍頭、控制閥以及壓力監(jiān)控設(shè)備等。

3.5 水樣預(yù)處理單元

為保證水質(zhì)監(jiān)測儀器正常的運行，需要監(jiān)測系統(tǒng)中水樣預(yù)處理單元發(fā)揮處理作用，水樣預(yù)處理單元首先采集水質(zhì)，然后去除水質(zhì)中大顆粒雜質(zhì)，最后將采集的水樣放入到分析儀器中。

3.6 清洗除藻單元

在污水中會產(chǎn)生大量的水藻，清洗除藻單元會根據(jù)監(jiān)測要求，定期清理監(jiān)測水質(zhì)中的水藻。該單元由多個設(shè)備組成，包括計量泵、電動閥，計量泵和電動閥由三條支路連接，在PLC軟件操作下進行清洗除藻。

3.7 空氣壓縮單元

空氣壓縮單元用于保持監(jiān)測水質(zhì)設(shè)備的暢通狀態(tài)，避免水質(zhì)中的雜質(zhì)堵塞管道。空氣壓縮單元由多個設(shè)備組成，主要構(gòu)件為無油空壓機、管路控制電磁閥。無油空壓機在運行過程中，既能保證供水管路在暢通的狀態(tài)，還不會破壞水體。空氣壓縮單元在運行過程中，是由PIC控制。

3.8 電力保證單元

監(jiān)測系統(tǒng)在運行過程中，需要持續(xù)不斷的電力供應(yīng)，電力保證單元為監(jiān)測系統(tǒng)提供電力能源，并且該電力能源為直接供應(yīng)，避免間接電力能源出現(xiàn)波動，影響到監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)。電力保證單元由多個裝置組成，分別為總配電箱、電源穩(wěn)壓以及停電保證等。

3.9 防雷設(shè)計

由于水具有導(dǎo)電性，在遇到雷電天氣時，監(jiān)測系統(tǒng)極易受到雷電攻擊。防雷設(shè)計是基于保護監(jiān)測系統(tǒng)，在監(jiān)測系統(tǒng)中配置防雷裝置，一方面保護監(jiān)測系統(tǒng)中高科技精密儀器不受破壞，另一方面延長監(jiān)測設(shè)備的使用壽命。現(xiàn)階段防雷設(shè)計主要分為三種，一種為系統(tǒng)電源防雷設(shè)計，一種為通訊線路防雷設(shè)計，最后一種為儀器本身防雷設(shè)計。

4 結(jié)語

綜上所述，污水處理廠應(yīng)用水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)，可以及時掌握水質(zhì)情況，并且針對水質(zhì)存在的問題，及時實施有效的處理措施，有效保護水體不受污染。水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)在我國應(yīng)用過程中，仍處于發(fā)展階段，需要研究人員根據(jù)水體變化、污水廠處理要求等進行優(yōu)化和完善，從而提高系統(tǒng)的監(jiān)測能力，以便有效防控水環(huán)境，為人們生活和工作使用健康水資源發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

（作者系沈陽市環(huán)境保護局沈河分局環(huán)境監(jiān)測站 工程師）

【參考文獻】

[1]張鵬.水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)在城鎮(zhèn)污水處理廠的應(yīng)用分析[J].環(huán)境與發(fā)展.2018（1）：141-142.

[2]劉玉紅.水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)在污水處理廠的應(yīng)用[J].中國科技信息，2009（20）：24.