王丹宇,程建超,邱天尧,孔祥宇
(松辽委水文局黑龙江中游水文水资源中心,黑龙江 同江156400)
近些年来,我国在社会经济快速发展的同时,日益严重的水资源短缺、水环境污染、水生态破坏等问题也逐步凸显出来,河流湖库的水质和生态环境都受到不同程度的损害。水质监测是水资源保护最重要的工作基础和技术支撑,获取准确、可靠、及时的水质监测数据是水资源依法行政的基础。2003年实施的HJ/T96-104-2003《水质自动分析仪技术要求》,使实验室监测存在分析时间长、监测频次低、不能及时反映污染物浓度变化等缺陷的问题得到初步解决,保证了水质自动监测系统的规范化,提高我国水环境监测工作能力,实现水质监测的自动化和现代化,逐步满足社会发展的需求。
在线水质分析仪器按照使用目的,可以分为监测型和过程型分析仪两类:监测型在线水质监测仪器主要用于单纯的水质监测,以判断水质是否达到法规的要求,以及环境水质(地表水,地下水)和饮用水水质的预警性监测,不参与水处理工艺过程控制。而过程型在线水质监测仪器主要用于水处理工艺或者用水过程中的水质监测,所测量的水质参数会参与过程控制,从而优化水处理工艺、提升水处理效率,在保证末端水质达标的前提下,实现水处理过程节能降耗的目的。
相对而言,监测型在线水质监测仪器要求监测的水质参数不多,主要是环保法规或水质标准规定的主要污染物指标,如COD、氨氮、总磷、总氮、重金属以及常规参数等少数几种,针对的是水质状况相对简单的断面(SL219-2013《水环境监测规范》)。而过程型在线水质监测仪器可以测量的水质参数超过数十种,不同水处理工艺涉及的关键工艺过程参数也不相同。例如,在自来水行业,采用氯及氯胺工艺的水厂采用在线消毒剂分析仪,如余氯、氯胺分析仪;石油化工行业,在线TOC 分析仪已经成为凝结水回用所采用的标准配置;制药工业,在线TOC 分析仪的使用也成为了制药用水有机杂质监测和控制的重要手段;在市政污水处理行业及水产养殖行业,溶解氧、PH、COD、BOD、氨氮、硝氮、亚硝氮、ORP(氧化还原电位)、磷酸盐等都是非常重要的工艺控制参数。
在线水质过程型分析仪器无论在测量参数还是待测水样复杂程度上,都高于监测型仪器,对应用技术的要求也相对复杂。除此之外,不同类型的在线水质分析仪器,技术要求是不同的,一般而言,监测型分析仪器对测量数据的准确度要求是较高的,数据可以作为有关部门执法管理的依据;而过程型分析仪器对仪器的可靠性和稳定性要求较高,要求仪器能够可靠地反应水质变化的趋势,以便为水处理工程控制提供依据。
太平沟水质监测站位于黑龙江省东北部、小兴安岭南麓,地理位置在黑龙江省鹤岗市萝北县太平沟乡兴东村。太平沟水质监测站采样断面选在太平沟乡北侧,与太平沟水文站位于同一地点,采样点与水文测验断面重合。太平沟水质监测站监测断面河道顺直,河床稳定,河床布满砂卵石,两岸多种阔叶植被,生态环境良好。
根据黑龙江干流中游段水质断面实际情况,采样点位于太平沟乡北侧兴东村,目前干流中游段的污染类型主要是生活型污染和农田退水。由于该地区冬季酷冷干燥,昼夜温差较大,降雪多;夏季雨水丰沛,比降大,流速快,多年平均降水量60 mm 左右。加之人口稀少,居民生产生活垃圾较少,周边没有化工厂、污水排污厂等大型企业排污的影响。故有重点的选择水温、PH、溶解氧、浊度、电导率、氨氮、总磷、总有机碳(TOC)和高锰酸盐指数9 项水质参数,每日采取3 时段监测。
综合以上两种在线水质分析仪在应用技术和使用目的上的不同,比较太平沟水质监测站断面水样复杂度、待测数据准确度和应用技术等方面的要求,得到适合太平沟水质监测站的水质分析仪器类型是在线水质监测型分析仪器。目前,太平沟水质自动监测站采用SENTECH 水质监测型系统,隶属于北京晟德瑞环境技术有限公司。SENTECH 水质监测型系统包括采水单元、配水单元、分析单元、控制单元及辅助单元等,采用现场监控组态软件及中心站软件。该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、自动控制技术、自动测量技术、计算机应用技术及相关的专用分析软件和通信网络所组成的一个综合性的在线自动监测型系统,为实现水质数据采集、处理及浏览等提供一个开放性的系统平台。
目前该平台针对水温、PH、电导率、溶解氧、浊度、氨氮、总磷、总有机碳(TOC)和高锰酸盐指数这9 项水质参数,选择合适的监测方法,分别为:温度传感器法、玻璃电极法、电导池法、极谱法、光散射比浊法、气敏电极法、过硫酸盐紫外氧化分解光度法、催化燃烧法和酸性高锰酸盐氧化法。
根据在线水质分析仪器应用技术的不同要求,太平沟水质监测站选择在线水质监测型分析仪器-SENTECH 水质监测型系统。目前,该在线水质自动监测型分析仪自2013年投入使用,至今运行了两年的时间,连续监测了2013—2014年黑龙江干流段太平沟站断面水质情况,获得了太平沟断面水质监测数据,完成了断面水质采样和水质分析工作。
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