分析水质在线监测系统在城市污水处理中的应用

隋巧宁

内容摘要 在社会和经济发展过程中，人们生活水平不断提高，更加重视身体健康，对水质的要求不断增加。我国许多城市十分重视水质安全问题，要求污水处理厂实时监测水质，一旦发现水质出现质量问题，可实施有效的应对措施。文章围绕水质在线监测系统在污水处理厂的应用展开讨论，为监测系统应用提供参考依据。

关键词 水质 在线监测系统 污水处理

1 引言

水质在线监测系统，具有稳定性、安全性以及可扩展性等特点。污水处理厂在应用水质在线监测系统时，一方面有助于提高污水排放标准;另一方面有助于提高水资源的利用率，避免各领域日常生活和工作使用到受污染的水。但是现阶段我国污水处理厂未能广泛应用水质在线监测系统，需要各城市重视水质保护工作，借助水质在线监测系统，建立完善的水环境保护体系，从而推动城市水环境健康可持续发展。

2 水质在线监测系统组成及特点

2.1 水质在线监测系统的组成要素

水质在线监测系统，是由一个中心站为主体，几个监测子站组成，监测系统运行时，需要对采集的水样进行预处理，通过处理后采集水质信息，并借助信息技术实时传输信息。中心站作为监测系统的主体，发挥指挥作用，指挥时通过计算机系统，将监测要求、流程等以电子信息的方式传输到监测子站，监测子站按照传输的指令，完成数据的监测、处理等工作，并将上述过程形成的信息，存储在数据库内。监测子站是由多个单元组成，分别为配水单元、水质自动监测分析仪器、控制单元、配水单元以及子站站房等，监测子站监测一定范围的水域，将监测水域内的信息及时传输至中心站，根据中心站发出的指令，分析水质情况。中心站和监测子站，是由通讯网络建立连接关系，通过通讯网络进行数据交换和指令的传达。

2.2 水质在线监测系统的特点

水质在线监测系统的特点，主要体现在三个方面，分别为稳定性、安全性以及可扩展性。水质监测系统具有的稳定性特点，可以抵抗电磁的干扰，并且出现故障，可以快速诊断，根据诊断结果进行修复，同时在高温、复杂的环境中仍能稳定地运行。水质监测系统具有的安全性特点，可以存储产生的信息，并备份存储的信息，即便设备出现问题，监测获得的信息不会丢失。水质监测系统具有的可扩展性特点，可以根据水质监测需求，增加相应的硬件和软件，采用集中式、嵌入式等方法，不断扩充监测系统的功能。

3 水质在线监测各系统、单位工作及应用流程

3.1 监测基站管理系统

监测基站管理系统是水质在线监测系统的核心，基站管理系统包括系统控制、管理控制等，具备查询信息、控制设备等功能。在系统控制单元中，监测基站系统需要控制基站整体运行情况，同时根据监测情况开发新的系统，使新的系统在不同的模式下运行，一般分为非管理模式、管理模式、启动紧急监测模式以及开始和停止监测模式。在非管理模式下，一般人员无法操作系统，只能巡查系统的运行状态以及产生的数据，不能更改系统的运行方式。在管理模式下，管理人员若操作系统，系统会向管理人员提供登录入口，管理人员正确操作后，才能进入到系统中执行相应的命令。在启动紧急监测模式下，管理人员手动操作后，会使系统进入到全新的运行周期，在新的周期内对水质进行监测。

监测基站管理系统具备数据查询功能，管理人员查询水质检测情况，可掌握水质的变化状态。若对系统进行监测调整，需要管理人员通过管理设置，在功能模块中调整以下参数，分别为监测参数、通讯参数、信息参数以及运行参数。

监测基站管理系统中使用的监测设备出现问题，管理人员通过仪器控制及复位，按照操作方法调整时间和复位仪器。在该系统内管理人员可通过运行信息查询，获得一个周期内水质监测数据、监测系统运行状态等，有助于管理人员全面了解系统运行状态[1]。

3.2 中心管理系统

中心管理系统具有用户管理功能、运行设置功能、管理设置功能、远程设置功能、超标报警功能、故障报警功能、数据维护功能、手工录入功能、数据校准功能、数据查询功能以及报表输出功能。中心管理系统借助通讯技术，实时准确的传输数据，为指挥中心以及各级监测子站提供数据支持。

在用户管理功能中，管理人员通过所对应的权限实施管理措施，一般情况下管理权限分为三个级别，最高级别负责控制系统，中等级别负责控制对应的系统，普通级别只能查询数据信息。运行设置功能负责管理系统参数，使系统在正确的参数下运行。管理设置功能用于管理人员设置不同的标准，主要分为行政管理和地方管理[2]。远程设置功能，负责监测水质范围内，所有运行设备的维护和控制工作。超标报警功能，负责水质监测出现异常情况时，及时向中心系统发出警报信息。故障报警功能，负责监控系统出现的故障。数据维护功能，负责存储、恢复以及清理数据。手工录入功能，负责研究监测水质在实验室的检测数据，以便对不同时期水质情况进行分析。数据校准功能，负责数据查询、日志查询以及排放量查询等。报表输出功能，负责制定水质监测数据，向监测中心和上级主管部门，以报表的形式报告水质监测情况。

3.3 监测站点RTU

监测站点RTU由两部分组成，分别为IPC和PLC，并且配置编程控制器，可以对水质监测的数据进行采集，并具备通讯控制和设备监控等功能。在IPC运行过程中，为管理人员提供界面操作，方便管理人员建立数据库，同时易于维护监测设备。

3.4 水样采集单元

水样采集单元是水质自动化监测系统重要的组成部分，该单元由多个设备组成，分别为取水泵、取水龙头、控制阀以及压力监控设备等。

3.5 水样预处理单元

为保证水质监测仪器正常的运行，需要监测系统中水样预处理单元发挥处理作用，水样预处理单元首先采集水质，然后去除水质中大颗粒杂质，最后将采集的水样放入到分析仪器中。

3.6 清洗除藻单元

在污水中会产生大量的水藻，清洗除藻单元会根据监测要求，定期清理监测水质中的水藻。该单元由多个设备组成，包括计量泵、电动阀，计量泵和电动阀由三条支路连接，在PLC软件操作下进行清洗除藻。

3.7 空气压缩单元

空气压缩单元用于保持监测水质设备的畅通状态，避免水质中的杂质堵塞管道。空气压缩单元由多个设备组成，主要构件为无油空压机、管路控制电磁阀。无油空压机在运行过程中，既能保证供水管路在畅通的状态，还不会破坏水体。空气压缩单元在运行过程中，是由PIC控制。

3.8 电力保证单元

监测系统在运行过程中，需要持续不断的电力供应，电力保证单元为监测系统提供电力能源，并且该电力能源为直接供应，避免间接电力能源出现波动，影响到监测系统的运行状态。电力保证单元由多个装置組成，分别为总配电箱、电源稳压以及停电保证等。

3.9 防雷设计

由于水具有导电性，在遇到雷电天气时，监测系统极易受到雷电攻击。防雷设计是基于保护监测系统，在监测系统中配置防雷装置，一方面保护监测系统中高科技精密仪器不受破坏，另一方面延长监测设备的使用寿命。现阶段防雷设计主要分为三种，一种为系统电源防雷设计，一种为通讯线路防雷设计，最后一种为仪器本身防雷设计。

4 结语

综上所述，污水处理厂应用水质在线监测系统，可以及时掌握水质情况，并且针对水质存在的问题，及时实施有效的处理措施，有效保护水体不受污染。水质在线监测系统在我国应用过程中，仍处于发展阶段，需要研究人员根据水体变化、污水厂处理要求等进行优化和完善，从而提高系统的监测能力，以便有效防控水环境，为人们生活和工作使用健康水资源发挥至关重要的作用。

（作者系沈阳市环境保护局沈河分局环境监测站 工程师）

【参考文献】

[1]张鹏.水质在线监测系统在城镇污水处理厂的应用分析[J].环境与发展.2018（1）：141-142.

[2]刘玉红.水质在线监测系统在污水处理厂的应用[J].中国科技信息，2009（20）：24.