水质在线监测系统介绍

1 系统介绍
水质自动监测系统是以水质在线分析仪器为主体，运用自动测量技术、自动分析技术、自动控制技术、计算机应用技术、通讯网络技术等多学科的现代技术组成的一个综合性的在线自动检测体系，是环境保护部门实现有效监控河流及饮用水源地水质变化、控制水质污染的重要技术手段。主要功能是实时的监视水质变化局势，定性、定量的掌握流经监测断面的污染物通量，监测断面污染物浓度及通量的时间变化规律，为流域污染防治及其监督管理提供科学依据。
实时、准确是水质自动监测的技术特点。近年来，水质自动监测技术在许多国家地表水监测中得到了广泛的应用，我国的水质自动监测站建设也取得了较大的进展，环境保护部门及其他主管机构已组织在我国重要河流的干支流、重要支流汇入口及河流入海口、重要湖库湖体及环湖河流、国界河流及出入境河流、重大水利工程项目等水质监测断面上建设了许多水质自动监测站，实现了包括七大水系在内的河流、湖库的水质自动监控网络。
1.1 水质自动监测系统总体架构
水质自动监测系统由采水单元、预处理单元、检测单元、控制单元、数据传输通讯单元等组成，以实现水质的实时在线自动分析。
其中采水单元由采水泵、采水管路及辅助设施浮筒、栈桥、电缆等组成；预处理单元由沉沙、粗滤、细滤及管路、阀门、液位传感器等组成；仪表分析检测单元由多参数分析仪（温度、pH、溶解氧、电导率、浊度、叶绿素、蓝绿藻）、氨氮分析仪、高锰酸盐指数分析仪、总磷分析仪、总氮分析仪等组成（可根据实际需要确定）；控制单元由仪器控制元器件、逻辑控制器等组成，数据传输通讯单元由数据采集模块，现场总线、通讯系统等组成。
水质自动监测系统总体架构如下图所示：

图1.1 系统总体构架
水质站设备室预留尺寸为长宽深：2000mm×500mm×400mm的地沟，用于系统采排水。6个水质自动监测仪标准800×800×2200mm机柜组放置在室内正中位置，安置在地沟之上，美观大方，便于维护和操作。设备室的仪器柜总体平面布置如下图1.2所示：

图 1.2 水质自动监测站机房设备布局图
说明：
1. 机柜上部走电缆槽，前部走信号，后部走电源。
2. 机柜下部地沟内走给排水管。
水质自动监测站设备室的布置效果图如下1.3所示：

图 1.3 水质自动监测站设备室效果图
通过该系统的建设完成，能够实现对在线监测因子的24小时全自动连续在线监测，及时准确的了解本企业的排污和治理的基本情况，对企业环境成本估算和治理流程管理具有重要的参考价值，亦能方便国家、省、市、企业等各级相关环保部门实时了解本企业的排污情况，及时决策和采取相应措施。
1.2 规范性引用文件
Ø 《水污染物排放总量监测技术规范》
Ø 《水和废水监测分析方法》（第四版）
Ø 《环境水质监测质量保证手册》
Ø 《地表水和污水监测技术规范》（HJ/T91-2002 ）
Ø 《水质河流采样技术指导》（HJ/T52-1999）
Ø 《高锰酸盐指数水质自动分析仪技术要求》（HJ/T100-2003）
Ø 《氨氮水质自动分析仪技术要求》（HJ/T101-2003）
Ø 《总氮水质自动分析仪技术要求》（HJ/T 102-2003）
Ø 《总磷水质自动分析仪技术要求》（HJ/T 103-2003）
Ø 《pH水质自动分析仪技术要求》（HJ/T96-2003）
Ø 《电导率水质自动分析仪技术要求》（HJ/T97-2003）
Ø 《浊度水质自动分析仪技术要求》（HJ/T98-2003）
Ø 《溶解氧（DO）水质自动分析仪技术要求》（HJ/T99-2003）
Ø 《总有机碳水质自动分析仪技术要求》（HJ 104—2003 ）
Ø 《江苏省环境水质（地表水）自动监测预警系统建设技术要求》
Ø 《江苏省环境水质（地表水）自动监测预警系统运行管理办法》
Ø 《江苏省环境水质（地表水）自动监测预警系统验收办法（试行）》
国家和行业的相关标准、规范
Ø 《中华人民共和国环境保护行业标准》（HJ/T98-2003）
Ø 《建筑防雷设计规范》
Ø 《供配电系统设计规范》
Ø 《水质化学需氧量测定重铬酸盐法》GB/T 11914-1989
Ø 《水质铵的测定水杨酸分光光度法》GB/T 7481-1987
Ø 《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》GB 11893-1989
Ø 《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》GB50168-1992
Ø 《自动化仪表工程施工及验收规范》GB50093-2002
Ø 《水污染源在线监测系统安装技术规范（试行）》HJ/T 353-2007
Ø 《水污染源在线监测系统验收技术规范（试行）》HJ/T 354-2007
Ø 《水污染源在线监测系统运行与考核技术规范（试行）》HJ/T 355-2007
Ø 《水污染源在线监测系统数据有效性判别技术规范（试行）》HJ/T 356-2007
Ø 《环境保护产品技术要求化学需氧量（CODcr）水质在线自动监测仪》HJ/T 377-2007
Ø 《水质氨氮的测定水杨酸分光光度法》HJ 536-2009
Ø 《水质氨氮的测定连续流动-水杨酸分光光度法》HJ 665-2013
Ø 《水质 磷酸盐和总磷的测定 连续流动-钼酸铵分光光度法》HJ/T 670-2013
Ø 《水质 总氮的测定 连续流动-盐酸萘乙二胺分光光度法》HJ 667-2013
Ø 《城市排水流量堰槽测量标准》C/T3008-1993
Ø 《关于开展排放口规范化整治工作的通知》环发{1999}24号
Ø 《水污染源在线监测系统安装技术规范（试行）》HJT353-2007
Ø 《污染源监控现场端建设规范》环发2008-25号
Ø 《建筑抗震设计规范》GB50011-2010
Ø 《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
1.3 水质自动监测系统功能
水质自动监测系统包括以下主要功能：
1) 水质站系统自动控制采水、配水、预处理、在线分析、留样、数据通讯的运行。
2) 系统采水具有代表性，采集的水样能够代表整个监测断面的水质状况。
3) 系统具备有效的自动清洗功能，可远程实现对各组成系统的管路、多参池、沉淀池、采样池的自动清洗。
4) 水质站物理法抑制藻类孳生，采用不产生二次污染的热水高压分子除藻功能。
5) 中心站遥控水质站，实现远程反控现场实时启动、更改采样周期、留样等功能，具有连续监测、间隔监测、应急模式监测设置功能。
6) 水质站系统具有组态设置功能，用户可灵活设置有关运行参数，并具有良好的系统扩展性。
7) 系统具有B、C、D三级抗雷电、浪涌和电磁干扰功能，稳压、不间断供电和驱动过载保护能力。
8) 水质站系统主要电器、阀泵、仪器具有自动保护、诊断和故障报警功能。
1.4 水质自动监测系统基本特征
1.4.1 监测点位或河流断面的代表性
根据水质自动监测的目的和断面的类型及功能进行考察、论证，确定监测断面的位置，这样监测采集的水样能够代表需要监测水体的实际水质，能够反映当时河流水体的实际情况。
1.4.2 监测项目的扩展性
水质在线监测系统可以在河流、湖库、湿地、污水处理区等水域。根据水域的类型以及水质实时变化状况，可以进行系统监测的水质指标的扩展，满足河流水质监测的需要。
1.4.3 采水系统的安全性
采水系统能够防撞、防冻、防藻、防淤积堵塞、并能够根据水位变化调节取水口的位置和深度，确保水情出现复杂变化时，不会影响系统的正常做样和数据的上传。
1.4.4 监测站房的安全性和实用性
监测站高度集成，布局合理，操作方便，并具有防雷、防火、防盗、防冻、防高温的特点，出现恶劣天气时能够保证系统的正常运行。
1.4.5 仪器设备的稳定性、准确性
监测站监测水质参数的仪器主要为我司生产的仪器，能够长期、稳定、准确地运行，监测数据可靠，运行费用低，便于维护，抗干扰能力强。
1.4.6 控制系统的可靠性
系统运行状况能够远程诊断和控制，响应及时、控制准确、预警可靠。并能够根据实际需要进行仪器操作和数据的采集。
1.4.7 数据采集、处理与传输系统的准确性
数据从检测仪器到传输单元能够保证及时传送、数值准确无误。
1.4.8 系统运行的经济性
系统的设计和运行管理能够确保长期可靠地运行，并能够在此基础上降低建设和运行成本，最大程度上节约成本、提高经济、环境效益。
1.5 水质自动监测系统在线监测仪器选型
表1.1 主要仪器设备清单

1.5.1 施工进度安排