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摘要：为加强对工业园区各企业污水排放的现场监督,从而确保污水处理厂的正常、安全运行,针对工业污水的流量、COD、氨氮、pH等4个参数,开发了一套在线监测系统。从而，实现了对排污企业实时、不间断的连续监测,保证了监测数据的准确性和代表性,有效避免了人工监测工作量大、监测频次低和成本高的缺点,能够真实且全面地反映排污企业的水质情况。该系统已投入使用,运行稳定、可靠。 关键词： 工业污水 参数 在线监测系统
随着工业园区各企业的不断入驻，环境与企业发展成了一个不可避免的现实问题。为更有效地监管各企业的污水排放情况，保证污水处理厂的正常运行，主要针对工业污水的流量、COD、氨氮、pH这4个参数开发了一套在线监测系统，从而能够实现自动、实时在线、精确地掌握各企业的污水排放情况，弥补了传统人工方式监测不连续、监测数据没有代表性的不足〔1〕，同时也大大节省了人力和财力，提高了监管的水平。 1 系统的结构 所开发的工业污水在线监测系统主要由4大部分构成：在线监测仪器、数据采集通讯系统、报警系统、信息管理系统。系统的结构框图见图 1。 图1 系统的结构 整个系统是一个分级分布式计算机网络通讯管理系统，在工业园区污水处理厂建立系统监控中心，作为整个系统的控制和管理中心。由该中心向各企业监测点发布命令，收集所有企业监测点的监测数据，并加以存储备份、自动形成报表及各种图形管理。对于各监测点的数据采集工作通过无线传输终端（DTU）来完成，然后经GPRS网络将实时监测数据传输到污水处理厂监测中心，进而来完成对实时监测数据的分类、存储及分析比较，最终以报表、图形、曲线等形式上报提交到上级部门。 污水处理厂主管部门、区、市环保部门可以通过局域网客户端（VPN）的形式从污水处理厂监控中心接收各种数据、报表、图表以实现实时监测及监督。其他授权单位也可通过此种方式接收监测数据。 在线监测设备主要是由COD在线分析仪、氨氮在线分析仪、pH计和电磁流量计组成。将在线监测仪表安装在各企业排污的出口处，实时监测各企业的排污情况。 COD在线分析仪选用广州怡文公司EST-2101分析仪，它是经典重铬酸钾氧化与全析测试技术的有机统一，经过美国哈希COD MAX分析仪（重铬酸钾氧化原理）与UV可见光吸收法、TOC法进行比对试验，在污水水质条件复杂、COD＞2 000 mg/L时使用效果非常好（当COD在1 000~2 000 mg/L时推荐使用UV可见光吸收法）。 氨氮分析仪选用的是哈希公司的Compact氨氮分析仪。该分析仪运用了气、液传输技术和比色测量方法，用于对氨氮的监测时，其运行稳定、可靠，监测数据准确，而且在使用过程中简便易操作，不用过多地去维护。 pH计选用哈希公司P53pH分析仪，可以实时在线监测各企业排污点的酸碱度变化情况，更高的可靠性降低了维护时间和停机时间，它可以联接多种类型的电极。 电磁流量计选用唐山丰瑞公司的FRLD系列电磁流量计，仪表采用了低频三态方波励磁技术、先进的小信号处理技术和软件技术，测量的数据具有较高的精确度和较高的稳定性，并且抗干扰性也比较强。 数据采集控制装置选用的是北京安控科技发展有限公司生产的Rock E20系列PLC，它的结构是模块化、积木式的，比较先进，而且对应的模块种类也非常全，这就为实际使用中的扩展提供了便利，可适应不同用户的不同使用要求，另外对于进行维护工作的拆装也十分方便。同时，该采集控制装置支持标准的MODBUS RTU/ASCII、MODBUS TCP/IP通讯协议，很多通讯设备都能够与之连接使用，并可以采用多路通讯接口，实现现场监控的同时也可进行远程监控。 数据采集采用定时通讯方式、随机通讯方式、实时通讯方式，由监控中心专用数据通讯计算机设定。定时通讯方式用于设定自动方式与各监测点通讯，收集现场数据。随机通讯方式用于补充因特殊情况漏采的监测点数据和用于随时抽查各监测点的数据。实时通讯方式用于特定观察某一监测点某一段时间内的数据变化情况。 由于各个监测点比较分散、距离监测中心比较远，通过有线的方式来获得各监测站的数据和各设备的运行情况的成本太高，所以选用的是这几年发展比较快而且技术比较成熟的GPRS通讯方式。 对于整个在线监测系统的数据采集、数据传输以及仪表相关设备的控制都是由GPRS进行传送指令来完成的，即当监控中心下达指令后通过GPRS网络传送给各企业监测点的相关仪器设备，从而进行相应的数据采集、传输、阀门开关等动作，同时给监控中心发送一个回应信号，该回应信号可以是数据，也可以是系统信息。 GPRS模块选用的是深圳宏电科技开发有限公司的产品。监测中心选用的是GALAXY H7920路由器，其使用方便、灵活、可靠、数据终端实时在线、支持多种协议转换、支持以太网接口或RS-232/485、内置嵌入式操作系统、自动网络连接和协议处理模块，无需后台计算机支持。而终端模块选用的是H7118 GPRS DTU，支持点对点、点对多点、中心对多点等数据传输，运行稳定、可靠。 报警系统的设计最大程度地避免了人为因素的影响，使监测结果更具有客观性〔2〕。各监测点对采集的数据经GPRS无线传输到污水处理厂的同时，便对实时传输的数据与设定的标准数据进行分析比较，一旦发现超标现象，系统便通过声音和指示灯的闪烁告知管理人员，进而关闭该监测点企业的排污口阀门，防止了超标污水对排污管道及相关设备的污染腐蚀〔3〕。其流程如图 2所示。
2.4 信息管理系统 工业污水在线监测信息管理系统主要完成对传送过来的实时监测数据的存储、备份，同时对数据进行统计、分析和动态管理。能够完成对监测数据的实时采集，也可以进行毫无规律地随机采集，还能够设定某一时间点进行自动采集，并且信息管理系统可以实现与所有监测点的实时通讯。系统管理员可以根据不同的用户级别来设置相应的访问权限〔4〕，从而为其提供实时在线监测的信息，真正意义上实现资源的共享。
工业污水在线监测系统在某工业园区投入使用后，运行效果稳定，监测数据准确、可靠，对各排污企业真正实现了随时随地监测，有效地抑制了超标偷排的现象，从而为企业发展与环境改善产生良性转变打下了坚实的基础。另外，本系统将园区内各排污企业纳入了监测范围，当再增加企业时，只需在企业设立监测点与数据通讯系统就可以，并且系统为其他监测参数留有了接口，这为以后系统的进一步完善提供了保障，也节省了后续资金成本的投入。
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