水质自动监测系统在保障城镇供水安全中的应用

吴长宏

水质自动监测系统是一套以在线自动分析仪器为核心,运用现代传感技术、自动测量技术、计算机应用技术以及相关专业分析软件和通讯网络所组成的综合性在线自动监测系统。

人工采样送至化验室化验的监测手段已经不能满足实时监测的需要，为实现对水质的实时在线自动监测和远程监控，及时掌握水源地水质状况，预警预报重大水质污染事故，保障城镇供水水质安全，水质自动监测系统这一环境监测新技术受到国家的高度重视，并得以迅速发展。

一、抚顺市水质自动监测系统概况

辽宁省抚顺市是水利部第一批全国城市水资源实时监控与管理系统建设试点城市。2008年建设了水质自动监测系统，属于抚顺市水资源实时监控与管理系统的子系统。水质自动监测系统由水源地水质监测和入河排污口监测两部分组成，水源地水质监测系统包括：关山水库水质监测站、小孤家水库水质监测站、红升水库水质监测站，这3座中型水库分别担负着抚顺市东部石化新城的工业和部分居民生活、清原县城、新宾县城供水任务。入河排污口监测系统包括：榆林明沟监测站、清原市政排污口监测站、新宾市政排污口监测站。

水质自动监测站由采水单元、配水和预处理单元、监测仪器单元、数据采集和控制单元、数据传输单元及辅助单元6个部分构成。水源地水质监测指标包括水温、pH、溶解氧、电导率、浊度、高锰酸盐指数、总磷、总氮、氨氮、挥发酚共10项。采用的分析方法见表1。

系统主要有以下功能：

（1）自动在线监测。根据用户的设定，定时自动采集水样、分析数据等功能，可以获得连续的在线监测水质数据。

（2）远程控制。市、县中心站皆可远程控制监测系统，完成管路采水、配水、反吹清洗等功能。

（3）数据自动传输。监测站信息处理系统具有信息提取扫描功能，并把提取收集来的数据传输到控制中心，以固定的格式自动存入数据库。

（4）自动处理和分析数据。系统能够自动进行分析、统计计算（如：月均值、年均值及日、月、年、最大/小值统计），并能按规定标准进行水质评价。

（5）自动报警和留样。当监测数据发生较大变化或异常时自动向中心站报警，并启动自动采样器进行自动留样。同时中心站以短信的形式通知有关人员。

二、系统应用

1.对城镇供水水源地水质实时监测

抚顺市水质自动监测系统可以对城镇供水水源地水质进行连续在线监测，系统设定每8小时监测一次，监测数据更具有代表性。为相关管理部门及时掌握水源地水质状况及水源地保护措施提供了有力的科学依据。

以2011年小孤家水库水源地总磷、总氮这两项监测指标为例，图1是小孤家水库2011年各月份总磷的变化趋势，小孤家水库总磷最高值出现在6月份，图2是总氮的变化趋势，最高值也出现在6月份，并且比往年值要高。水利部门联合环保部门进行分析调查，调查总磷、总氮超标的原因，向政府递交了调查报告，并提出了相关的防治措施。

2.对重大水污染事件预警

小孤家水库是清原县城供水主要水源，而红升水库不仅是新宾县城的主要水源，也是富尔江引水工程的重要水源，每年为下游城市沈阳、抚顺引水12000万m3，所以一旦出现重大的水污染事故，将会严重威胁县城和沈阳、抚顺两市的供水安全。自动在线监测实现了水质出现异常时自动报警，相关部门第一时间采取有效措施，将水污染事件扼杀在萌芽状态，改变过去总是在事故发生后才能向有关部门提供水质信息状况的被动局面。2011年7月份，小孤家水库监测站出现挥发酚超标报警，管理部门立即将自动采样器里水样送到实验室进行化验，化验结果挥发酚的确严重超标，政府立即责令相关部门对上游所有排污口进行排查，结果发现是一重金属矿业企业排污口挥发酚超标，立即对该排污口进行了关停，并及时采取相关的治理措施，从而及时有效地遏制了一起重大水污染事故的发生，为水源水质安全防护提供有力支持。

3.系统管理

抚顺市水质自动监测站均建在野外，加之东北气候条件恶劣，运行管理比较复杂，系统中的电路、水路、分析仪器等在无人值守的情况下长期运行，均随时可能出现故障，造成分析数据异常或者管路冻裂等。因此，抚顺市水务局建立一套较为完备的管理制度，选择了合理的管理方式，定期对水质自动监测站集成系统和分析仪器进行维护管理，保障了系统的正常运行。

（1）建立合理的运行管理制度

市、县两级水利部门都设定专人负责系统的运行维护工作，每天进入系统远程查看监测设备运行情况，并做好运行记录，定期整理监测数据，并形成监测报告递交相关部门；由水库管理单位安排人员负责看护监测站，防止意外事件发生；委托具有环保设备运行资质单位对监测站进行日常运行维护，负责试剂更换、设备仪表保养和维修。管理人员发现系统、仪表故障，第一时间告知运营单位，由运营单位委派专业人员赴现场进行维护和排除故障，保证水质自动监测系统的正常运行。

表1 各项监测指标采用的分析方法

（2）运营经费得到保障

市水利部门每年在本级财政预算中列支专项资金用于水质自动监测系统地运行维护，由于目前抚顺的水质监测站监测设备选用的基本都是国外进口的，一些相关的耗品备件及试剂供货周期比较长，必须提前订购，所以每年年初都对所有监测站的耗品备件及试剂进行采购，确保系统连续不间断运行。

（3）实行“日监控、周检查、月比对”质量管理制度

系统管理员每天对系统进行监控，发现问题及时解决；运营单位每周派人到监测站进行巡检，检查主要包括管路是否通畅，站房环境是否符合监测要求；根据监测规范要求，每月进行采样交送辽宁省水环境监测中心抚顺分中心进行化验，进行监测数据比对，比对误差超过10%需要对该监测设备进行校准。防止了因为仪表的原因造成伪数据的产生。

四、存在的问题及建议

1.存在的问题

（1）仪表故障率偏高。常规五参数、高锰酸盐指数、氨氮监测仪器故障率较低，运行比较稳定，总磷、总氮等监测仪器故障率较高，维修难度大。

（2）气候条件恶劣，全年运行成本较高。抚顺冬天最低温度在零下30多摄氏度，夏天最高问题高达36摄氏度，所以要想监测站全面不间断连续运行，就必须保障站房温度满足仪器正常运行的需求，只能依靠空调和电取暖来满足要求，每年所需电费一项就高达5万元，大大增加了监测站运行成本。

（3）未能对水源地水质的理化、生物指标实现实时在线监测。目前，国家加大了对水源地有机物及重金属等有毒污染物的监测力度，但现有的水质自动监测监测指标不能满足对水源地水质监测更深层次的要求。

2.建议

（1）水务与环保部门应实现资源信息共享。实现资源信息共享，一方面是避免重复建设，节省建设资金，另外供水企业可随时通过系统软件对各水源地水质动态信息进行在线查询、分析，用于自来水的加工生产，为保障城镇供水安全提供技术支持。

（2）围绕实行最严格水资源管理制度的“三条红线”，一方面加大入河排污口的污染物排放在线监测力度，严格控制污染物的排放，确保饮用水水源地水质安全达标；另外加大全市各水功能区，特别是饮用水水源地保护区的水质自动监测力度，这样会更加有效对水源地污染事故起到预警作用■