废水自动采样器存在偏差原因分析及解决方法

宋立新

(江阴市环境监测站，江苏 江阴 214431)

废水自动采样器存在偏差原因分析及解决方法

宋立新

(江阴市环境监测站，江苏 江阴 214431)

简述了废水自动采样器应用现状。根据废水自动采样器性能指标要求，分析了自动采样器在验收和使用过程中应当重视的几个因素。并通过系列的比对、调查，对机器采样和手工采样可能引起监测结果有所偏差的几个方面进行了探讨，提出了解决这些偏差的一些方法和建议。

污染物；偏差；废水自动采样器

随着科学技术飞速发展，现代化信息自动化环境监测技术也逐步趋于完备[1]。为满足环境监测采样的及时性和监测的准确性要求[2]，江阴市环境监测站在全市38家污水处理厂及14家重点污染源废水排放口安装了水污染源自动采样器，用于排污企业日常监督监测、与在线监测仪比对监测等工作。尤其对在线监测仪数据的有效性审核中，自动采样器发挥了重要作用，但在验收和使用过程中发现废水采样器数据存在偏差的问题。现通过系列的比对、调查，针对自动采样器可能引起数据偏差的一些因素，提出解决方法和建议。

1 废水自动采样器应用现状

国家环保部于2007年颁布《水质自动采样器技术要求与检测方法》(HJ/T 372—2007)[3]，对自动采样器的技术性能要求和性能检验、选型使用及日常校核等情况作了详尽的规定,于2009年颁布《水质 采样技术指导》(HJ 494—2009)，对自动采样设备的性能及要求进行了详细阐述，目前废水自动采样器主要应用于：

(1) 代替手工采样，不仅节约了人力和时间，还避免了手工采样时间受限、易受人为因素干扰等局限；

(2) 用于在线监测仪比对监测，提高了人力资源的利用率[4]，而且能做到与在线监测仪监测时间完全吻合，使比对结果更加真实可信；

(3) 用于辅助在线监测仪对排污企业进行监管取证，有效避免了以往人工采样的不及时和企业采用不法手段人为干扰水样真实性或对在线监测数据弄虚作假等弊端。

2 水质自动采样器性能指标分析

水质自动采样器性能指标见表1。

2.1 采样成功率

通过一段时间的运行，水质自动采样器平台稳定性较好。同时，该设备具有状态提醒功能，可以及时判断仪器所处状态。在运行过程中发现，仪器设备的供电、数据传输、操作平台等运行维护方面的问题，是影响采样器采样成功率的主要因素。

表1 水质自动采样器性能指标

2.2 采样量误差

由于使用等比例采样或者混合采样时，采样量误差可能会导致监测数据的误差[5]。尤其是对于排水水质不稳定的企业，不同时间点采集到的水量不一致，就失去了等比例采样或者混合采样的意义。

2.3 采样位置误差

采样位置误差是指手工监测与在线监测仪器进行比对监测的过程中，利用自动采样器采集水样，由于在线监测仪器和自动采样器采集水样时其位置在同一排污口有所不同，或者同一位置的采样高度不同，导致所采水样可能存在一定误差。

2.4 管路系统污染导致的偏差

2.4.1 采样头污染

废水采样器采样头长时间浸泡在废水中，容易使采样头结垢或产生青苔，从而导致所采废水与实际水样存在一定的偏差。

2.4.2 管路污染

管路可分为外部管路和内部管路。外部管路是从采样头一直连到采样器的那部分管路。这部分管路尤其是靠近采样头的一端，同样是浸泡在废水中的，时间长了，管路积附污染严重，清洗困难[6]，管路内外结垢或者产生青苔，会对所采废水存在一定的影响。内部管路是指机器内部的管路及采样器的存水箱。由于是用来采集废水，甚至是原水，长期使用可能会带来一定影响。

2.5 样品保存导致偏差

虽然采样器内部具备冷藏功能，基本上是当天采样当天送实验室分析。然而，由于采样器采完样品以后在等待收样人员到达之前一段时间是未盖瓶盖的，而手工采样在采完样之后则会立刻盖上瓶盖，对于部分挥发性的指标理论上会有一定偏差。

3 偏差的解决与改进

3.1 采样成功率

就采样系统而言，妥善的维护是保障采样成功率的根本手段。2015年起，与仪器公司签订委托运行维护协议，运维单位派专人蹲点定期维护、及时维修，确保了仪器采样成功率。

3.2 采样量误差

在仪器验收过程中对设备的采样量进行了误差检验。同时，在运维合同中也明确采样量定期校准的维护。另外，在日常使用中如果需要采集混合水样，在各时间点一次性采满500 mL，然后各时间点水样按照同样的量进行混合，避免了采样量误差带来的数据误差。

3.3 采样位置误差

为避免比对监测过程中采样位置的不同带来的误差，将自动采样器的取水管路与在线监测仪的采样管路设置在一起，并且保持同一高度，避免了采样位置不同引起的误差。

3.4 管路系统污染导致偏差

虽然采样仪器配备连接自来水清洗功能，并且系统自动利用所采废水进行2次上水后排空的方式进行管路清洗，但是仅仅靠系统自身对于内部管路和采样头的清洗，理论上是不到位的。故对管路污染的影响进行验证。

采样方法：手工采样和自动采样均采用《水和废水监测分析方法》(第四版)水和废水采样方法，采集瞬时水样。

分析方法：COD采用《水质 化学需氧量 重铬酸盐法》(GB/T 11914—1989)、氨氮采用《水质 氨氮的测定 连续流动-水杨酸分光光度法》(HJ 665-2013)、总磷采用《水质 磷酸盐和总磷的测定 连续流动-钼酸铵分光光度法》(HJ 670—2013)。

实验一：自动采样器管路近1年未做清洗或更换。操作自动采样器采集水样，同时进行手工采样。将2组水样送实验室分析COD，结果见表2。

由于A—E企业所取水样为COD质量浓度在100 mg/L以内的排放水，由表2可见，机器采样所采样品的COD分析结果普遍比手工采样结果略高，相对误差为4%～18%。

表2 COD分析结果比对 mg/L

F—J企业所取水样COD质量浓度在100～500 mg/L的原水或预处理出水，高浓度原水中因含有较多悬浮物，受污染或长了青苔的采样管路时，部分悬浮物被过滤，导致机器采样COD分析结果有可能比手工采样结果略低，相对误差在±5%以内。NH3-N、TP分析结果见表3。

表3 NH3-N、TP分析结果比对 mg/L

从分析数据看，机器采样或手工采样对NH3-N和TP结果影响不大，其相对误差均在±3%以内。

实验二：对自动采样器内部管路用自来水清洗，更换外部管路；用自动采样器采集水样，同时手工采样。将2组水样送实验室，分析COD指标。分析结果几乎一致，相对误差在±3%以内，见表4。

表4 COD分析结果比对 mg/L

3.5 样品保存导致偏差

一般设置采样后基本都是当天将所采样品取回，故以下试验模拟了低温保存12 h后，所采样品的NH3-N结果变化。

实验三：同时以机器和手工采样方式进行NH3-N样品采集，将手工采集的样品及时盖上瓶盖放置，而机器采集的样品不加盖存放于采样器内12 h。同时送实验室分析NH3-N项目，结果见图1。

从分析数据看，所采水样不及时取出，在采样器内长时间存放，NH3-N机器采样结果基本比手工采样结果略低，相对误差在5%左右。

图1 NH3-N分析结果比对

4 结论与建议

(1) 以上分析的采样成功率指标、采样量误差、采样位置误差、管路系统污染导致偏差、样品保存导致偏差等因素，或多或少都会对废水采样器的功能或者采样准确性存在一定的影响；

(2) 尽量不要通过废水自动采样器直接采集等比例水样，可采取在各时间点分别采样后进行同比例手工混合的方式进行采集；

(3) 自动采样器采样头位置尽量设置在没有回流的平直管道，尽量与在线监测仪的采样位置一致，避免比对结果有所偏差；

(4) 在正常情况下，管路及采样头的污染，将会影响COD的监测结果。对于悬浮物较少且浓度较低的废水，机器采样较手工采样COD检测结果略高，相对误差为4%～18%；对于悬浮物较多且浓度较高的废水，机器采样较手工采样COD检测结果略低，相对误差±5%；

(5) 在正常情况下，管路及采样头的污染，对NH3-N和TP的监测结果影响不大；

(6) 样品留于采样器内开盖保存较长时间容易引起NH3-N结果的偏低，因此采样完成后尽量不要让样品在采样器内存放过长时间；

(7) 妥善的维护保养是保障采样成功率的根本手段，也是保证采样准确性的重要手段。因此，专业的维护保养、细致的管路清洗以及严格的考核标准能在一定程度上降低机器采样和手工采样之间的偏差[7-8]。

[1] 王勇.基层环境监测技术存在的问题及对策[J/OL].城市建设理论研究(电子版)，2015(20). http：//www.doc88.com/p-9079716916188.html.

[2] 张建军，殷伟庆，董铮.新型现场自动监控系统的构建与应用[J].环境监控与预警，2015，7(1)：26-28，48.

[3] 国家环境保护总局.水质自动采样器技术要求与检测方法：HJ/T 372—2007[S].北京：中国环境科学出版社，2008.

[4] 徐亮，钟声，曹军，等.新形势下江苏省地表水自动监测站运行管理模式对策建议[J].环境监控与预警，2015，7(5)：61-64.

[5] 于月平.交流采样量测量误差来源及解决方法[J].电力自动化设备，2008，28(11)：118-121.

[6] 王建国.COD水质在线监测仪运行管理问题与对策[J].中国资源综合利用，2011，29(2)：42-44.

[7] 刘京.国家地表水水质自动监测网建设与运行管理的探索与思考[J].环境监控与预警，2014，6(1)：10-13.

[8] 史箴，段慧，张丹. 环境水质自动监测系统质量控制指标框架[J].四川环境，2013(1)：35-38.

栏目编辑 胡伟 周立平

Cause Analysis and Solution Exploration of Deviation of Waste Water Automatic Sampler

SONG Li-xin

(JiangyinEnvironmentalMonitoringStation，Jiangyin，Jiangsu214431，China)

This paper briefly introduces the current application status of waste water automatic sampler. Based on the criteria of performance parameters，some factors were analyzed during the acceptance tests and operation of the waste water automatic sampler.By comparing the differences between automatic and manual sampling，which might cause deviation of monitoring results， relevant solutions and suggestions were put forward.

Contaminants；Deviation；Automatic waste water sampler

2016-06-28；

2016-08-03

宋立新(1979—)，男，工程师，本科，从事现场监测、室内分析、自动监测工作。

X853

B

1674-6732(2016)06-0043-03