桃曲坡水库水质自动化在线监测系统初探

时间:2022-05-15 10:34:10

桃曲坡水库水质自动化在线监测系统初探

论文摘要:本文根据桃曲坡水库实际情况,围绕在水质自动化监测方面,桃曲坡水库水质自动化在线监测系统建设的必要性及重要意义,阐述了目前水质自动化系统的现状和运行状况,存在的主要问题及解决应对措施等,对我国在水质监测方面起到了好的促进作用,对于其他水源保护监测领域非常具有借鉴作用。

关键词:水库水质在线监测系统

中图分类号: TV62 文献标识码: A 文章编号:

水质在线自动监测技术在我国已于二十世纪末期较为广泛的开始应有,近年来,随着人们环保意识的普遍增强,基于对水质安全的多方面考虑,对水质进行自动监测显得尤为重要。通过实时在线监测水环境质量及污染变化趋势,为水环境的保护、管理及水污染防治提供了重要的信息。

水质在线自动监测系统是以在线水质分析仪器为核心,运用现代化传感器、自动测量、自动控制、计算机科技等高新技术以及相关的专用分析软件和通讯网络所组成的一个综合性的在线自动监测体系。

一、工程概况

桃曲坡水库位于陕西省铜川市渭北石川河支流沮水河下游,坝址距铜川市耀州区城区15km,水库工程始建于1969年,1975年建成试运行,1980年正式蓄水受益,水库总库容5720万立方米,兴利库容3602万立方米,死库容1683万立方米。水库回水长度6km。 坝址以上控制流域面积830平方公里。多年平均径流量为6686万立方米,多年平均年输砂量为90.4万t。该水库是一座以农业灌溉为主,兼有城市供水、工业供水、防洪、多种经营等综合利用的中型水库。

二、水质监测的必要性及重要意义

桃曲坡水库是承担着铜川市新、老城区30万人的生活及工业生产用水,是铜川地区重要的饮用水源地。桃曲坡水库所在石川河支流沮水河下游,沮河发源于耀州区子五岭和老爷岭一带,自西北向东南流,河长77km,流域面积915km2,流域呈扇形,土石山区,水土流失较为严重。水库上游分布有西川煤矿、陈家山煤矿、焦坪煤矿等多座煤矿进行资源开发,加之沮河岸边有交通道路通行,水库水质易遭到污染和破坏。随着铜川经济的快速发展,城市规模将不断扩大,迫切需要整体提升城市综合抗御灾害的能力,加强应急管理工作,是维护国家安全、社会稳定和人民利益的重要保障,是履行政府社会管理和公共服务职能的重要内容。为了使铜川居民安全饮水得到保障,必须提高饮用水水源地桃曲坡水库水质监测能力,实现在线自动监测,实现水质预测、预警,从而为有效预防和控制水污染事件提供及时准确的决策依据,做出快速反应,有利于保障城乡供水安全。

为避免或减少突发性水污染事件造成的损失,桃曲坡水库水源地水质监测早在2008年就被陕西省确定为“陕西省重点城市供水水源地监测监控系统”的建设项目,属陕西省规划的7个重点城市供水水源地自动监测站之一。本监测系统的建立,可使城乡居民普遍获得安全饮用水,维护健康生命,提高生活质量,促进经济社会可持续发展。

为了保证铜川供水水源地水质安全,迫切需要对桃曲坡水库水质加强日常和应急监测,建立在线监测系统,实时监测水库水质,整体提升城市综合抗御突发水污染的能力,保证供水水质达标,供水安全,确保当地经济稳步发展,社会和谐稳定。桃曲坡水库保证农业灌溉的需要,同时负责向铜川市新、老城区、耀州区30万人口的生活供水,陕焦化工有限公司、华能(铜川)电厂工业供水等,其中生活供水保证率要求98%以上,工业供水保证率要求97%以上。

随着人们生活水平的不断提高,安全意识的逐步增强,人们对水质安全也越来越重视,加之大量的水质安全隐患使我们不得不重视水质安全,一旦出现险情,将影响人们正常生活和工业正常运行的同时,带来不可估量的经济损失。因此,针对这种情况,桃曲坡水库管理局审时度势,因地制宜,积极争取项目,于2012年及时启动建设了水库水质自动化在线监测系统,实时监控水库水质情况,做到对铜川人民负责,让铜川的经济在安全、放心的大环境下茁壮发展。

桃曲坡水质自动化监测系统的建成,意义重大,一是可以做到真正意义上的实时在线监控,提高效率;二是遇突况,可以即时掌握情况,为解决应对节省时间;三是顺应社会发展的需要,在为铜川人民提供放心水源的同时,安定民心,支持地方经济,稳定区域。

三、监测系统现状及运行状况

桃曲坡水库水质监测系统于2012年7月开始建设,土建工程于10月完工,占地300平方米,设备安装调试于12月完成,工程总投资240余万元。

水质监测系统由采水系统、预处理系统、化验分析系统、控制系统、采样系统和附属设施组成,可自动进行水库水源的水温、电导率、浊度、PH值、溶解氧、盐度、氨氮、总磷、总氮、COD等常规十项检测。所有的监测项目是按照国家地表水环境标准基本项目Ⅱ类限值进行,经处理后符合生活用水和工业用水要求。

采水系统主要由两台500W功率潜水泵并排固定在浮筒底部,固定在一根垂直的钢绳上,水泵深入水面以下0.8米,外罩不锈钢滤网,可提取自然状态水源。正常使用一台水泵取水,另一台备用。

预处理系统由进样筒、沉砂筒、测量池等组成,负责将提取的水样经过沉淀、稳流、去除杂物后,供给各种检测系统处理化验,并进入测量池实时分析检测,多余的水样自动排入弃流渠内。

化验分析系统包括四个独立的子系统,多参数分析仪负责水温、电导率、浊度、PH值、溶解氧、盐度的检测,由各种传感器探头实时的检测,氨氮分析仪、总磷总氮分析仪、高锰酸盐指数分析仪(COD)等,采用化学分析检测方法进行,按照既定的程序,自动提取各种检测液,进行化学反应,分析得出水质各项指标数据,并传输到控制主机上。

控制系统由电力供应系统、工控计算机系统、电子控制系统和网络系统组成,电力供应平常采用交流电,遇突发停电可自动启用10000KVA的UPS稳压电源,工控计算机安装有专门的控制软件,进行整个系统的自动化控制,经过电子控制系统按时发送各种指令给各个独立化验分析系统,进行检测。

采样系统由一台控制仪、水样提取泵、储液桶和低温冷藏箱组成,负责及时收集有异常的水样。

附属设施主要包括日常的运行需要的设施,两台3P柜机空调保证一年四季室内温度恒定,不至于冬季冻裂管道,溶剂室储存有常规更换的各种溶剂溶液等,另边上小房间为管理人员值班室。

该套系统的工作全部由计算机控制,按照一定的时间间隔设置进行工作。到达设定时间,计算机发出工作指令,采水系统将水库源水提取上来,经过沉砂预处理,将稳定的水流一方面供给测量池实时监测,另一方面供给其余四个独立系统进行化验分析,所有的检测系统按照各自的工作程序独自进行,一个完整的工作完成后,记录数据,并发送结果数据到控制主机上,主机接收到各种数据后及时进行储存,并通过无线网络发送到设在管理局和管理站的监测屏上,做到实时在线监控。所有的指标已经设置好上下限标准值,一旦某项指标超标,采样系统立即工作,及时进行水样采集,供工作人员将水样带到专业检测实验室进行更深入细致的分析。

该套系统的核心部件采用全部进口哈希公司产品,精密度极高,自动化程度非常高,所有的工作全部由电脑控制自动进行,原则上可以做到无人值守,目前属于初期运行,工作人员保证每天至少一次检查维护,查看运行状况,及时倒弃各种废液,添加各种试剂和溶液,维护系统的正常运行。

经过近半年来的运行,充分体现了该系统的优势,能够按照程序的设定自动运行工作,效率高,数据准,传送快,自动化程度高,能保证在第一时间监测到水库水源情况,一旦发生水质异常立即报警,使我们真正做到了实时在线水库水质监测。经过铜川市政府及相关部门的检查、参观学习,一致对此项工作作出了充分的肯定。

四、存在的主要问题

该系统属于初期试运用,经过半年来的运行,也逐步暴露出了一些问题,结合桃曲坡水库水源安全,目前存在的主要问题有:

1、检测项目不够健全。由于资金及其他局限性,目前该系统仅能进行十项常规监测,像金属物、重金属、毒素及叶绿素等的检测还不能进行。

2、系统软件方面的稳定性有待提高。虽然系统的设备比较先进,但我国水质监测领域发展时间并不是很长,控制软件为国内公司设计,时而暴露出软件方面的缺陷,导致整个系统不能很好的工作,未完全发挥出该套水质监测系统的潜力。

3、水库水源水质保护工作系统不完善。该系统仅是对水库源水进行监测,整个大的水源保护系统还未完善,流域上游河道缺乏有效的监测点,一旦发生水质异常,留给我们的处理时间非常有限,进而会影响正常的供水,严重影响城市居民生活及工厂正常生产。

五、解决思路及措施

针对以上问题,笔者认为应从以下几个方面做工作:

1、争取资金项目,后续逐步安装先进仪器设备,完善剩余项目的监测,做到对桃曲坡水库水源地的水质完全监控,真正做到放心水源、可靠水源。

2、记录、统计系统在初期运行中所暴露出来的所有问题,归纳总结,后续采用更加高效的方法,优化设计方案,逐步完善软件设计方面的缺陷,使该系统保证稳定、可靠的运行,充分利用优势资源,达到系统运行效率最大化。

3、完善水库水源水质保护工作系统,建立积极快速响应机制。可以在水库流域内分段建立监控点,进行日常巡视,发现异常及时报告,为我们的处理应对争取充足的时间保证。目前我们已经有了上游的马栏河和柳林段监测点,但更加完善的系统还要继续完善监控点,做到无缝监控。

4、提高系统管理水平,制定水质监控系统管理办法,完善相关制度和规程,加强值班检查,发现问题及时处理解决,从管理上保证系统的可靠运行。

六、结论

桃曲坡水库水质自动化在线监测系统已经建立了起来,真正做到了实时在线监控,可以让铜川人民用上安全、放心、可靠的生活饮用水,让铜川的工矿企业有更加保证的工业用水。以后,桃曲坡水库管理局还将通过各种途径,提高、带动人们环保意识,做到爱护、保护水源地工作,并不断完善水质监测系统,全面的做好水质监测工作,以实际行动有力的促进地方经济更好更快的发展。

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