污水处理厂污染源在线监测系统的建立与应用

摘要:随着国家加强对城镇污水处理厂环境监管,为了提高城镇污水处理厂的运行效率和管理水平,在污水处理厂建立了污染源在线监测系统。本文以淮南首创水务第一污水处理厂为例,说明污水处理厂污染源在线监测系统的建立从系统构成开始规划,由在线检测设备,在线检测数据的传输系统,污水处理厂生产运行过程监控系统以及在线监测信息管理系统组成。结合该系统的实际使用情况说明污染源在线监测系统采用自动化、信息化、科学化的高科技手段解决了环境执法人员不足的问题,节约了执法成本,提高监察效能。对分析相关污染源之间的制约及关联性有积极作用,而对企业生产运行的过程监控的创新思想程环镜监管中起到了重要的作用。

关键词:污水处理;在线监测设备;无线传输;过程监控

中圈分类号:X832　文献标识码:B　文章编号:1009-863l(2010)01-0056-02

1.引言

随着国家对重点污染源的监测力度的加大,作为重要的城市基础建设的城市污水处理厂也是一个重要的污染源监测点,污水处理厂的进水水质直接指示了城市管网的污染程度,而其出水如果不达标则有可能依然对污水处理厂出水的接受水体造成污染。虽然国家对以污水处理厂为主要基础建设的治污项目进行了很大的投资,但从实际的建设和运行情况发现,污水厂是否能正常运行、进水指标是否符合设计标准、出水指标是否符合国家排放标准,仅仅依靠环保部门有限的人力进行监控,其覆盖面和频率均非常有限,不能有效监控企业排污行为。水环境污染源监测是环境保护行政主管部门为控制污染物排放浓度和总量控制而实施的一项重要措施,是环境保护部门进行环境管理的基础和技术支持,同时也是环境执法的基本依据。但为了提高环境管理的针对性、科学性,迫切需要提高和改进污染源监测水平和手段。

而实时的在线监测绐环保部门提供了有利的工具,这样既能及时发现企业可能存在的问题,又可以有效地对该企业相关的上下游污染源进行综合有效的分析。环境在线监测技术是运用现代科学技术方法测取、运用环境质量数据资料的科学活动,是用科学的方法监视和检测反映环境质量及其变化趋势各种数据的过程,用监测数据表征环境质量的变化趋势。而淮南市环保局在传统的只监测主要污染源数据的基础上,对淮南市重点污染源企业进行生产运行过程监控,使污染源在线监测系统提升了一个高度,实现了“从头至尾”的过程动态监控。

2.污水处理厂污染源在线监测系统的建立

淮南首创水务第一污水处理厂是国家在“九五”期间对“三河”(淮河,海河,辽河)地区进行水污染治理工程中淮南市的一个重点基础建设工程,该厂及其配套管网项且是安徽省淮河流域八个城市城市污水治理项目之一,它的建成及正常运营为淮南东部地区的污水处理以及对改善淮河水质保护环境起到重要的积极作用,并为后续污水处理项目的建设积累了宝贵的经验。

该污水处理厂设计规模日处理污水能力10万m3,采用卡鲁塞尔2000型氧化沟二级生物处理工艺。进出水设计水质如表1所示。

主要工艺采用二级生物处理氧化沟工艺。氧化沟沟型采用卡鲁塞尔2000型。工艺流程图如图1所示:

该污水处理厂不仅是淮南市的重点治污项目,同时也是淮南市环保监查部门的重点污染源监控单位。目前淮南市环保局对该厂的污染源在线监测工作处于行业先进行列,以下将以该厂为例来说明其污染源在线监测系统的建立及应用。

2.1　系统结构图

城市污水处理在线监测管理系统由在线仪器检测系统、生产运行过程监控系统、数据采集传输系统、信息管理系统组成(见图2)。该系统可对污水处理厂处理水量和主要污染因子实现在线监测,实时掌握城市污水处理厂的污水排放情况及污染物排放总量。

2.2　污染源在线检测设备

针对污水处理厂的污染源特点,在进水口和出水口分别安装了流量,PH,cOD和氧氦的在线检测设备来代替人工采样和检验。对于流量和PH的测量分别采用了超声波流量计和电极测量来实现对这两个参数的实时数据进行采集;对COD和氨氦则使用的是用化学法进行测量的在线检测设备,经过设定频次(如每两小时采一次样)可以使每天的检验次数达到12次左右,大大提高了检测频次,并且覆盖一天的每个时段,对观察管网进水和污水出水水质的连续变化有了科学的依据。

而对于在线检测设备可以通过对其定期维护和校对,使在线检测的准确率维持在一个较高的水平,使在线检测结果具有针对性。

2.3　数据采集传输系统

当在线检测仪表或设备对水样进行检验得出结果后,该结果必须首先收集再进行通讯传输和处理。一般在线仪表检测结果经过变送器后输出为4-20mA的模拟信号,而且有的设备只提供一路输出信号。但是进、出水口监测的这些信号要同时至少提供给污水处理厂和环保局的监控系统两个系统使用,因此针对只有一路信号输出的设备另外安装信号分配器,使在线仪表的输出信号一分为二,解决不同系统同时使用一个信号的矛盾。

对环保局而言各污染源的监控点是分散的且距离较远,结合目前的技术发展,无线数据传输无疑是最佳的选择。每个数据传输系统由1个数据采集器、1台GPRs无线调制解调器组成。调制解调器通过RS232接口与数据采集器相连,数据采集器以一定的时间间隔采集污水处理厂的监测数据,并将采集的监测数据通过专用GPRS无线调制解调器发送给GPRS网络,再通过INTERNET主干网[或GPRS网络专线)上传给环保局监控中心。

GPRS通讯系统在监测系统的应用中有着非常明显的优点。首先是应用广泛,对监测数据的查询不受时间和地点的限制,可以实现移动监测。其次,运行费用比较低,GPRS系统一般按照用户的数据传输流量来进行计费,这样对于设定了采样间隔的在线检测系统而言,只要定时或经过信息系统激发进行数据传输,从而节省了费用。非常适合在线监测的要求。第三,性能稳定。环境在线监测系统要求数据传输稳定,不能有数据传输延误和断传现象。GPRS系统激活后,永远保持在线,不存在掉线问题,同时由于GPRS最高理论传输速率为171.2kbps,速度很快,不存在数据传输延误现象。第四,安全性强。环境在线监测数据的使用和有严格的规定,以保证在线监测数的安全。GPRS通讯系统在使用前,需要预先设定IP地址,使用时会向预先设定的IP地址发送数据,可以避免他人的恶意获取。第五,数据完整。GPRS通讯系统采用“包交换”方式传输数据,将传输数据封装或许多独立的封包,封包大小可以设定,再依次将这些封包一一传送出去,有效避免监测数据传输中丢失的问题。

2.4　生产运行过程监控系统,

在建立了基本的污染源在线检测系统后,对照国家环保部对城镇污水处理厂加强监管的相关要求,淮南市环保局提出了对污水处理厂的生产运行过程进行监控的新思路,对污水处理厂的重要生产设备运行情况及工艺运行指标同时纳入环境在线监测系统。淮南首

创水务第一污水处理厂为了更好地贯彻国家的相关规定的执行,积极配合淮南市环保局进行了该系统的升级工作。在过程监控的思路的指导下,选择了对污水处理厂的进水提升泵和主要工艺段氧化沟内的主要曝气设备表曝机通过另外安装电流互感器实现对运行电流进行实时监控,并同时将氧化沟内的MLSS,DO,ORP的在线数据同时收集到监测系统中。而对污泥处理的监测采用了在污泥缓冲池内加装污泥浓度计,用其测出的剩余污泥浓度和剩余污泥量进行相关计算,从而得出污泥处理量,对实现污泥处理的监控起到了积极作用。这一系统的加入使污水处理厂污染源监测系统的在线检测部分得到了一个提升,从原来的点监测扩散到过程监测,对于在监测过程中发现问题,解决问题都有着重要的意义。

3.在线监测信息管理系统

3.1　系统组成

在线监测信息管理系统主要由中心站和监控子站组成。在系统中,中心站通过GPRS网络与各监测子站进行信息交换,对收集的监测结果进行统计处理,形成各种统计分析报告、报表及图形,通过显示屏进行显示。

3.2　系统功能

(1)在线监测和远程控制。可以在线查看、查询、获取各种生产运行设备的最新数据、状况,并可以实现定时监测(氨氮、COD、Ph、流量等一次性仪表根据设定采样周期进行数据采集)。监控中心可以实时显示水污染点源的污水瞬时流量和累积流量以及COD或氢氯的浓度和排放总量等数据,能够对监测现场设备进行远程启动、设定工作时间、调整工作周期、数据二次查询等远程操作,并将分析结果和设备运行日志记录于环保局中心数据中。

(2)报警处理。有断线报警(包括设备故障报警)、超标报警、开关设备报警和异常情况报警。可以灵活设定报警条件,并和人员的手机、短信绑定,在满足报警条件时,自动发送报警信息。

(3)短信服务。包括数据传送,可以把企业的数据发送到指定的手机:短信报警(数据报警,断线报警,开关设备报警,监测仪器报警):批量配置企业的报警数据:自写短信,自定义短信的内容和发送对象。

(4)查询统计。提供多种条件查询方式和查询结果分类、分项排序、统计最大值、最小值、平均值、汇总值等分析处理功能。提供统计各类监测数据功能,如流量统计;COD、氮氨浓度分析:COD、氨氦排放总量统计等。提供查询结果打印功能。

(5)分析报表

对于企业的排放汇总数据按指定的时间段进行列表和图形方式分析,并可实现与收费管理系统的结合。列表分析以表格的方式给出上述数据,图形方式通过曲线、柱状和饼状等图形直观的显示。

(6)监控源管理

监控源管理以企业为单位,主要包括监控源的常规信息管理,排污口管理,和治理设施管理;在线监测仪管理可以动态添加排污口,采集仪,各种模拟设备和开关设备的添加,并可以指定模拟设备的标准数值和报警的上下限。

(7)数据标记和剔除

特定的职能管理部门在审查分析数据的过程中,对于已经确认异常或无效的数据能够进行手动标记或剔除操作。对于任何的标记或剔除操作,系统自动记忆,作为日志备查。

(8)系统管理

设置系统的一些参数,包括权限管理、常量管理、设备管理、在线列表和监控源类型设置等。

4.污染源在线监测系统的应用

在实际的在线监测系统使用过程中,企业和环保局是相辅相成的两个部分。对于在线监测系统而言,污水处理厂的在线检测设备的正常运行是其最基础的保证,所以在污染源在线监测系统安装调试完成并投入运行后,对在线检测设备需耍进行定期的维护,及时发现设备出现的故障并及时处理:对试剂要及时补充:及时订购需要更换的备件:并对维护工作做好记录。由于环保局的在线监控点比较多,对于在线检测设备的维护工作则由企业和环保局共同分担。

另外环保局也可以通过对不同企业的相关污染源的监测来了解某个监测点的上下游污染源之间的影响。比如在对污水处理厂的进水监测指标中的PH值和COD的监控中,如果发现污水处理厂进水的PH值异常高至9以上或COD(或氨氨)值高于污水处理厂进水设计值时,这时可以考虑在城市管网申有工业污水混入,可以通过对污水处理厂进水管网上游的相关工业企业的水污染源的监测记录的查询来发现可能存在的问题。对于污水处理厂来说,一般从进水到出水至少要十几个小时甚至二十个小时以上,在夜间运行时对出水的水质一般无法及时调控。而在线监测系统是实时24/J、时连续运行,夜间的出水实时监测结果对污水处理厂的生产运行和工艺调整有实际的指导意义。同时环保局可以通过连续监测来防止工业企业在夜间偷排的现象,真正从源头上把减排的工作落到实处。

淮南首创水务第一污水处理厂的污染源在线监测系统自2008年投入使用以来,数据传输畅通、安全、准确,设备运行稳定。通过比对实验,COD、氨氦、流量、PH相对误差≤±10%,远程数据传输故障率小于1%,数据捕捉率98.5%,服务器能保存数据3年以上。该系统不仅是管理的工具,也是服务的载体,为环保局提供了高质量的服务。

5.结论

环境监测与环境管理工作“点多,面广、量大”,而且具有“全方面、全天候、全时制”的特点,污染源在线自动监测系统是一套以在线自动分析仪为核心,运用现代传感技术、自动测量技术、自动控制技术及通讯网络所组成的一个综合性的在线自动监测体系,它排放情况进行24小时全天候监控,向各级环保管理机构提供准确、及时、有效的污染排放信息,节约了执法成本,提高了监察效能。既是企业和环保监察部门联系的纽带,又是环保监察部门为企业提供更好服务的工具,在国家对环境减排问题的战略部署中将发挥积极的作用。同时污水处理企业利用在线监测系统信息的及时性对调整生产运行,对企业的经济合理运行有着重耍的指导意义。

参考文献:

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