城鎮污水處理廠進出水水質水量在線監測系統設計分析

摘要：城鎮污水處理廠進出水水質水量在線監測系統，對于我國生態環境保護的監管有著精準定位，能有效提高環境保護執法人員的工作效率和質量。針對在城鎮污水處理廠處理過程中利用人工監控方式，污水處理監管效果不突出等問題，有必要完善城鎮污水處理廠進出水水質水量在線監測系統。本文論述了城鎮污水處理廠進出水水質水量在線監測系統設計，提高城鎮污水處理廠環境監控工作的信息化水平，優化環境管理工作，為我國推廣建設在線監測系統提供理論依據。

關鍵詞：城鎮污水處理廠;進出水;水質水量;在線監測系統

中圖分類號：X832 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）12-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.081

Design and analysis of on-line monitoring system for water quality and quantity of urban sewage treatment plant

Zhao Linlin

（Taiyuan Environmental Monitoring Center，Taiyuan Shanxi 030000，China）

Abstract：Using an online monitoring system for the quality and quantity of water in and out of urban sewage treatment plants， it has a precise positioning for the supervision of ecological environmental protection in my country and can effectively improve the efficiency and quality of environmental protection law enforcement personnel. In view of the problems of using manual monitoring methods in the treatment process of urban sewage treatment plants， and the sewage treatment supervision effect is not outstanding， it is necessary to improve the online monitoring system for the quality and quantity of water in and out of urban sewage treatment plants.This article discusses the design of an online monitoring system for the quality of water in and out of urban sewage treatment plants，improves the information level of environmental monitoring in urban sewage treatment plants，optimizes environmental management， and provides a theoretical basis for the promotion of the construction of online monitoring systems in my country.

Key words：Town sewage treatment plant;Inlet and outlet water;Water quality and quantity;Online monitoring system

本文論述了城鎮污水處理廠進出水水質水量在線監測系統設計，運用自動控制技術、計算機技術并配以專業軟件，組成一個從取樣、預處理、分析到數據處理及存儲傳輸等的完整系統，從而實現對樣品的在線自動監測，使我國環境監測工作的信息化水平不斷提升，優化環境管理效果。

1 概述城鎮污水處理廠進出水水質水量在線監測系統

1.1 發展現狀

城鎮污水處理廠進出水水質水量在線自動監測系統主要包括取樣系統、預處理系統、數據采集與控制系統、在線監測分析儀表、數據處理與傳輸系統及遠程數據管理中心，這些分系統既各成體系，又相互協作，以完成整個在線自動監測系統的連續可靠運行。在污水處理廠的進水口和出水口部位按照相關技術規范設置采樣點、流量堰槽及安裝流量計探頭等，監測站房內包括在線分析儀及流量計，負責在線監測污水處理廠的水質和水量，分析計算數據，同時數據采集傳輸儀可以向監控中心和污水處理廠等地傳輸監測數據。[1]

在整個系統中，在線監測基站管理系統發揮著重要的作用，負責對污水處理廠現場儀器、集成控制單元、視頻信號、監測數據等進行管理與共享，負責與遠程中心管理平臺的交互，實現整個監測過程的自動化及人工介入。不僅可以實時監控污染因子，還可以采集和管理儀表數據，實現系統各項功能。在系統設計過程中，需要結合儀表擴充要求，首先配置公用設備，在電源配置和基站控制接口等部位都要留出余量，布局站房的過程中需要考慮到今后擴容問題。

1.2 存在的問題

近些年，我國很多城鎮安裝了自動監測設備，使監測頻率不斷提升，同時可以獲得準確的監測數據，但是一些監測設備沒有聯網，不利于環境監管部門掌握監測的數據。數據入庫處理之后，電子文檔只能進行查詢檢索和統計，無法為環保人員提供分析數據。[3]

分析城鎮污水處理廠進出水水質水量在線監測系統運行，一些系統運行過程中缺乏穩定性，具有較高的故障率，無法滿足在線監控數據的連續穩定運行，增加了運營人員的運營維護工作量及運營維護成本，對于在線監控工作增加很多不確定性，增加了生態環境監管部門分析判斷在線監控設備運行情況的復雜性。此外，在數據采集、數據傳輸、監控模式以及系統容錯等方面也存在不少缺陷，加大了相關工作人員的工作量。

不同廠家的在線監控設備系統設置不同，有些設備存在現場端可人工修改相應參數的情況，排污企業為了逃避污染因子超標監管而可能存在現場端修改參數或其他設備等弄虛作假的違法行為。

2 城鎮污水處理廠進出水水質水量在線監測系統設計

2.1 設計原則

系統先進性：設計基站系統，可以滿足實時在線監測要求，提供實時監測數據。需要選用先進的在線分析儀器，例如當前市場中廣泛利用水質分析儀和自動采樣系統，可以保障整體工作的穩定性。利用這些設備具有較短的分析周期和廣泛的檢測范圍，可以處理各種復雜的水體，此外系統模塊需要利用各種先進技術。[4]

系統穩定性：系統可以始終穩定地提供監測數據，主管機構和行政部門以此作為監管執法的依據，提高了監管執法部門的工作效率和準確性。為了發揮出城鎮污水處理廠進出水水質水量在線監測系統的作用，不僅需要利用先進的分析儀器，還要保障系統集成效果，利用先進的工藝制造系統集成部件。

預警功能：在線監測系統具備自動保護功能和預警功能，在斷電過程中可以發出報警，發揮報警保護作用，此外還具備設備故障報警和安全報警等功能，保障遠程系統運行的穩定性。

遠程監控功能：在基站系統設計過程中，為了減少系統維護的工作量，滿足監管部門的監測執法要求，通過在線監控中心遠程監控數據，明確在線系統的運行狀態是否正常。為了保障技術的及時性，在系統中設置運營維護端口，利用現代通信手段，掌握在線監控系統的運行狀態，出現故障，及時通知相關運營人員快速維護設備，并恢復正常。

2.2 工藝流程

城鎮污水處理廠進出水水質水量在線監測系統運行過程中，系統首先需要采集水樣，利用相關設備預處理水樣，進入到測試周期，實施儀器配藥，處理采集的水樣。在現場端利用儀器自動監測COD、氨氮、總磷、總氮等污染因子，分析處理所有監測結果，最后遠程傳輸采集到的監測數據。[5]

因為GPRS網絡具有廣泛的覆蓋范圍，可以快速地傳輸數據，保障通信質量。在城鎮污水處理廠進出水水質水量在線監測系統設計過程中，在數據傳輸過程中利用GPRS，創新傳統的通信方式，可以傳輸大量的數據，保障數據安全性穩定性，降低數據傳輸成本。

3 城鎮污水處理廠進出水水質水量在線監測系統的硬件設計

3.1 設計水樣采集和預處理單元

選擇現場水樣采集點：在設計水質自動監測站的過程中，需要選擇代表性的水樣，保障選擇的水樣在管路中不發生物理和化學變化。選擇的采樣點可以保證監測水質的代表性和監測數據的真實性。要按照相關技術規范要求，確定水樣采集位置。[6]

水樣采集單元的特點：水樣采集單元包括取水泵組件和采樣頭以及隔離柵等部分。在實際工作中，需要控制水樣吸入口和水面的距離處于0.5～1m范圍內，同時，需要將隔離柵安裝在采樣頭的四周，降低水面漂浮物的影響。在工作過程中利用自吸式取水泵，避免改變溫度和溶解氧等參數，為了保障水樣處于流動狀態，要按照技術要求配合利用取水泵和管道內徑。合理配置自吸泵的部件，當停止自吸泵的過程中，也不會發生水流失問題，維護自吸泵良好的運行狀態。

3.2 設計清洗除藻單元

除藻單元主要包括計量泵和電動閥等部分，在取水管路和懸浮物參數管路中利用三條支路，負責主要除藻工作，同時利用PLC控制切換電動閥管路。在除藻過程中，首先是在管道中加入專用殺藻劑，可以將部分藻類殺滅，隨后將管道排空，利用壓縮氣體提高管道的干燥性，可以將藻類徹底殺滅。清洗方式和除藻工作具備一致的實現方式，只是清洗方式沒有實施加入和藥劑加入的步驟，利用清洗工作，可以有效縮短除藻周期，節省系統運行成本。在識別運行狀態的過程中，需要合理配置和處理清洗除藻工作的液位和開關量等。

4 城鎮污水處理廠進出水水質水量在線監測系統的軟件設計

4.1 設計監測基站的PLC軟件

結合工藝要求，落實監測基站PLC自檢工作，結合上位機監控系統光信號，有效控制整個基站的設備。PLC可以涉及污水處理廠所有設備的數據，通過運輸處理操作之后，向上位機監控系統上傳。如果電路發生故障，數據超過閾值，PLC可以停止控制設備，監控系統也可以發出報警信號。

4.2 設計監測基站上位機軟件

在基站系統安裝過程中，各個站的監測項目和環境參數都是不同的。在系統設計過程中，需要合理選擇參數，如果監測項目發生變動，可以及時解決問題。基站管理系統負責現場設備和監測儀器通訊，同時可以交換遠程監控信息，在水質系統中通訊環節發揮著重要的作用。設計參數信息界面，可以設定上位機的參數范圍，并且在數據庫中存放設定值，利用窗口顯示數據庫設置的參數。設計運行參數設置界面，用戶可以利用該模塊設置軟件界面，系統結合參數向自動控制系統和儀器發送命令，指揮設備完成相關動作。設計遠程通訊設置界面的過程中，主要設置數據報和日志上報兩個方面，如果選擇數據上報，系統結束儀器測試工作之后，在數據庫保存數據，同時可以向在線監控中心上報監測數據。選擇日志上報形式，打包處理全天存儲的數據，并且向在線監控中心遠程傳送。[7]

4.3 設計通信模塊軟件

在整個系統軟件中通信模塊發揮著重要的作用，該模塊主要是發揮GPRS網絡技術，可以向環境監控中心實時傳輸監測數據，節省數據傳輸成本，同時有利于提高傳輸效率。各個基站利用GPRS通信方式，同時可以在IPC上顯示采集到的數據。在程序設計過程中可以定義格式，服務器接收數據之后，首先判斷數據格式，如果數據格式和系統不一致，可以利用服務器存儲數據，否則可能會出現數據丟棄數據。

5 結束語

城鎮污水處理廠進出水水質水量在線監測系統具有較強的適應性和拓展性，因此，我國各個城鎮可以廣泛拓展利用水質水量在線監測系統，合理監管污水處理的水質水量達標排放，優化城鎮污水處理廠的工作效果，提高了生態環境部門對污水處理廠排放情況監管和執法的精準度和時效性。同時，也有不足之處，有待進一步完善。

參考文獻

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[7]張鵬.水質在線監測系統在城鎮污水處理廠的應用分析[J].環境與發展，2018，30（01）：141-142.

收稿日期：2020-09-11

作者簡介：趙琳琳（1985-），女，漢族，碩士研究生學歷，中級職稱，研究方向為水質監測。