在线监测系统在城市污水处理厂中的应用

孙轶

摘要 本文介绍了城市污水处理厂在线监测系统的工作原理和系统组成，以青岛某污水处理厂配置应用情况为例对在线监测系统的应用和发展进行了探究。

关键词 在线监测系统；污水处理厂；配置应用

随着污水处理厂的广泛建设和科技的不断进步，在线监测技术近年在污水厂的运行和管理中逐步得以应用。在线监测系统是一套以在线监测技术为根本，以在线分析监测仪器为核心，运用现代传感器技术、自动测量技术、计算机应用技术以及相关的专业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。通过污水处理厂在线实时监测、数据的远程传送和实时发布，实现污水处理厂的运行调度和预警处置的自动化管理。

1.在线监测仪器简介

1.1在线监测仪器的构成

一般在线监测仪器主要由3个部分组成：1）传感器。利用各种信号检测被测量；2）变送器。将传感器所测量的信号转换为4mA～20mA的电流信号，并送到可编程序控制器（PLC）中；3）显示器。将测量结果直观地显示出来，提供结果。这3个部分有机地结合在一起，构成一个完整的在线监测仪表。

1.2在线监测仪器的分类

常用在线监测仪器有：温度仪表：广泛用于格栅井、沉砂池、鼓风机房等；压力仪表：主要用于泵房、鼓风机房等；液位仪表：广泛用于格栅井、水泵集水井、生物池等；流量仪表：一般用于进出水管渠、曝气池等。浊度仪：主要用于测量进出水浊度；pH计：用于测量污水酸碱度。溶解氧检测仪：主要用于生化处理过程，可在线监测溶解氧值，是溶解氧PID控制系统的重要组成部分。有机物指标的测定：广泛应用于污水处理厂的进出水和生化处理构筑物的水质控制。有COD在线分析仪，BOD在线分析仪等。氮磷指标的测定：广泛应用于污水处理厂的进出水和生化处理构筑物的水质控制。有氨氮在线分析仪，总磷在线分析仪等。

2.在线监测仪器在污水处理厂中的配置和应用

2.1在线监测仪器种类和取样点在污水处理厂中的配置

类型的配置。污水处理厂配置在线监测仪器是为了监测设备的运行状态和工艺参数，为保证污水处理厂的正常运行提供依据，应选择适合、准确、稳定、可靠和经济的在线监测仪器，并根据优化运行的原则配置在线监测仪器的种类。

以该污水处理厂配置的水质监测仪表为例。根据《山东省半岛流域水污染物综合排放标准》，污水处理厂出水水质需达到一级排放标准的要求，该厂在出水口重点配置了WTW的TresCon在线水质分析仪（Nit3-N和TP模块）、悬浮固体电极（ss）和光谱法COD探头，在进水口配置了HACH的COD在线监测仪、WTW的PH、ss测量仪和北京环科院的NH3-N在线监测仪。

采样点的选取。污水处理厂在线监测仪器采样点设置主要分为进水点和出水点两部分，应保证所采集水样具有代表性。其中进水口监测仪器应设置在沉砂池之前的进水汇流处，出水口监测仪器应设置在处理工艺末端出水口处，不仅满足采样系统的安装要求，还要便于人工采样，一般安装于消毒池后。而溶解氧检测仪等监测仪器则应配置在生物池相关位置上。

如上述污水处理厂进水在线检测仪表中的氨氮、COD、ss等进水指标在线测量位置的选择。以上3个指标是衡量污水厂进水水质的重要组成部分，要想真实体现进水水质，必需综合考虑污水厂内的污水流向和污水管路分布。最初这3个分析仪器采样点安装在污水提升泵房后面，经过细格栅过滤后水势比较平稳，适合采样。运行一段时间后，经过进一步分析，发现了几点弊端：首先，厂区内污水回流因素没有充分考虑在内，主要包括浓缩池上清液、脱水机出水、及厂内其他的污水回流管路的污水都回流进入了厂区的进水井，这部分污水氮磷及ss等含量很高；另外，污水经过粗格栅和细格栅过滤后拦截掉了很大一部分微生物及固体悬浮物。由于这些因素的干扰，在线分析仪器做出来的数值在初安装阶段不能真实反映实际的进水水质。发现这一问题后，将上述仪表的取样点全部改装至进水井处，实际测量值才实现了和进水水质真正的对应关系。

在出水儀表的取样点选择上，也出现了同样的修正过程。原来出水COD、ss、NH3-N、TP等检测仪表的取样点均设在接触池初段，检测结果还是比较如实反映了处理后的水质状况的。后来厂区扩建二期，设计一、二期出水在接触池后的汇水井汇集后排出厂区。这样原来上述仪表的检测数据只能反映一期出水的水质状况，综合考虑后又将上述仪表的取样点改设到了汇水井处。

2.2在线监测系统在污水处理厂中的应用。

污水处理厂在线监测系统包括采配水装置、在线监测仪器、数据传输装置、数据处理和中心监控系统。

1）采配水装置是为在线监测仪采集水样而设置的，所采集的水样是否可靠直接决定监测仪器的检测数值是否有效。通过应用发现，采配水环节所采集的水质状况对仪表的测量过程和结果均有很大的影响。因为一般的检测仪都是精密仪器，软管较细，当进水含有较多杂质时，经常造成仪表进水管阻塞，直接导致仪表停止测量。即使没有造成仪表停机，在进水管不畅的情况下，测量的结果往往受管路内的沉淀物影响而失去准确性。为了解决这个问题，该污水处理厂在应用采配水装置时加装了防护挡板，有些直接在取样泵前加沉淀装置，而且考虑进水固体悬浮物较多的因素，对进水仪表的采配水装置重点提高了巡视清理的频率，同时因为地处海边，在海藻浒苔多发的季节加强了对出水监测仪表取样装置的清理，防止缠绕。

2）该污水处理厂以水质分析仪表为基础，在厂区建立了集水质自动分析、数据采集传输、远程监控于一体的在线自动监测系统。上述在线监测系统具有接收、统计监测数据和监测项目超标报警功能，对进、出厂水体的水质和水量情况进行实时在线的监测，获得24h连续的在线监测数据。厂内值班员通过监控中心实时监控屏能连续准确及时地掌握水质在线监测系统运行实况，并随时统计处理监测数据。由于在线检测得到的数据几乎是水质变化的同步结果，在运行出现故障或进出水水质恶化时，能迅速根据这些数据采取有效的措施，对工艺及设备运行进行调整。这种同步效果是传统的由化验人员取样做实验的检测方法难以实现的，往往在分析结果出来之前水质又发生了新的变化，运行的调整很难跟上水质的变化。

该污水处理厂配置在线自动监测系统后，夜晚值班人数由6人减为3人，同期该厂由一期8万吨扩建至目前的17万吨日处理水量，而出水水质保持良好。因此，合理应用水质在线监测技术，能够在节约人力、物力、提高生产效率并降低能耗的前提下保证出水水质，实现污水处理厂的自动监测、可靠控制和科学运营。3在线监测系统使用中存在的问题

1）有些监测仪器设备运行的可靠性难以保证。监测仪器在使用时已经经过调试校正，但仍然存在误差，会影响显示数值的准确性，使监控人员难以判断。

2）目前在线监测系统配置的在线监测仪器基本上是进口仪表，国内从事在线监测成套设备生产的厂家极少，因此维护保养费用昂贵，尤其是配件，对维护人员的操作技能的要求也较高。

3）大部分仪表直接或间接与污水接触，对仪表的清沽工作提出了较高的要求，没有定期清洁保养的仪表在长期运行过程中常常会产生测量误差，影响检测结果。

4）有些污水厂的监测系统仪器配置还达不到高层次系统自控要求，如监测仪器数量不足，现有仪器设备的配备功能不够等，需要人工巡查以增大监控运行的保险系数。

4.结论

污水处理厂的仪器化和自动控制已经迅速地发展起来，污水厂的运行和管理均趋向于集中化、系统化、自动化。日益严格的污水排放标准又对污水处理厂的在线监测和控制功能提出了更高的要求，也进一步推动了在线监测系统在污水处理厂中的普及应用。但由于可靠性、成本、维护保养等方面的原因，实际投入污水处理系统应用的在线监测仪器离预期的功能尚存在很大差距。