水质自动监测技术的应用分析及效益评估

刘凯丽

（广东朴华检测技术有限公司，广东梅州 514700）

近几年水污染问题十分突出，严重影响了人们的生产生活，水环境保护逐渐成为生态环境保护的重点工作，备受关注。水质自动监测技术可以在自动采集、实时通信、智能监测等基础上快速判断水污染程度，辅助查找水污染致因，已经成为水环境保护中不可或缺的关键。该技术可减少人工成本投入，其操作更便捷、结果更准确，具有非常好的市场前景，值得深入研究和拓展。

1 水质自动监测技术概述

水质自动监测技术问世于20世纪70年代，监测内容较少，主要针对pH、SS、氨氮、BOD和COD等五项指标进行检测。进入21世纪后，遥感技术、地理信息系统及全球定位系统逐渐运用到水质自动监测过程中，形成了高度信息化特征的水质监测体系，可达到重点流域水质自动连续，效果显著。

随着技术的创新，水环境保护在原有的五项检测指标基础上又增加了溶解氧（DO）、电导率、浊度、高锰酸盐指数等指标，对水质监测提出了更高的要求。为此，水质自动监测体系开始利用物联网及信息技术进行水质信息的自主采集。上述自动监测系统支持数据高效整合分析，可在短时间内获取水质的真实情况，避免了人为要素的干扰。同时，支持全程自动化操作，系统运行更稳定，日常维护更简单，且监测准确率和时效性都明显提升，使得我国水环境保护工作稳步推进。

2 水质自动监测系统主要功能

2.1 自动化监测

水质自动监测系统可通过传感器、敏感元件等，快速捕捉水质数据，如温度、pH、硬度、电导率等，监测其是否达标。此外，还可扩展监测其他相关指标，如氨氮、金属元素等，在线监测准确率更高。

2.2 预警预报功能

水质自动监测系统可以在监测到水质污染问题后及时发出预警，通过声音、颜色、图标及各项数值提示工作人员发现异常情况，配合自动报警提示，以提高水污染处理实效。

2.3 信息管理及数据管理

水质自动监测系统能够通过后台软件进行水质信息发布，工作人员可在计算机及手机APP中在线查询水质信息，展开互访，实现共享。并运用可视化软件对历史监测数据的整合分析，可作为工作人员问题判断的依据。

3 水质自动监测技术在不同场景中的运用

3.1 用于排污口水质监测

排污口水质监测是水环境保护的重要工作，污水需经过专业处理符合标准进入市政管网或江河湖海。水质自动监测技术可对排污口水质进行监测[1]，查看污水是否符合入河水质要求。

在运用时将水质自动监测设备安装于污水处理厂或工业排污口，可实时在线采集水中重金属含量、pH等参数，通过远程监控使环保部门掌握企业排污情况，实时预警处理。同时，该技术支持企业污水排放量的智能化计算，可及时查明排污企业是否存在排污费拖欠及漏报排污量等问题。

3.2 用于水库水质监测

水库主要负责提供居民饮用水、工业用水及农业用水，与生产生活息息相关。将水质自动监测系统用于水库水质监测可实时监测水质数据变化，若水质指标在短时间内超出设定阈值，系统发出告警。工作人员可根据告警信息及时预防处理，保证水质安全，避免出现蓄水危机或水质污染。

我国传统的水库水质监测很难实现持续性的高频率水质监测，难以于水污染早期发现问题，水质监测带有一定滞后性。而水质自动监测系统可利用自动化装置实时采集，并及时反馈，使保护部门第一时间获取有效信息，锁定污染区域，探明污染成因，紧急部署，极大提升了水库水质监测质量和水污染防治效率。

3.3 用于地表水水质监测

水环境保护中，地表水监测及保护必不可少。水质自动监测系统可实现对地表水水质监测，分析水质变化情况、水域流动情况，对于出现的异常情况第一时间汇报与处理。

受我国行政区域管辖分割的影响，跨区域水质监测不够全面，甚至存在明显的灰色地带，而水质自动监测技术可实现全方位、无死角在线监测，为跨区域污水整治提供了参考依据，实用价值显著。

4 水质自动监测技术的应用效果评估

4.1 前期准备

本研究以某工厂为例，利用水质自动监测技术对其循环冷却水指标进行监测，其装置主要包括采样水泵（750W自吸泵）1台、水管、电缆、通信线缆及穿线管，安装过程中要求如下。

（1）装置定位。按照《工业循环冷却水处理设计规范》（GB 500050—2007）中的技术要求，将水泵、水管、电缆等装置预装到指定位置。

（2）水路连接。本次水质自动监测环节分别设置循环水路（包括进水回路和出水回路）和逆流水路，前者主要用于循环进/出水样的采集，为采集点到监测装置间的连接管路；后者主要用于无压排放，为经监测装置后到排放管道间的连接管路。

（3）指标设定。按照水质监测标准调试装置，保证水质自动监测平台中可准确显示循环水的水温、酸碱度、硬度、浊度等。

4.2 试验验证

本次试验中人工监测和自动监测同时开展，监测周期为30d，通过对比两组30d中水质连续监测结果，判断水质自动监测的可靠性和准确性。

（1）调取监测周期内水质自动监测系统中的pH、总硬度、NTU等关键指标，可发现所取水样氯离子含量及总铁含量超标，浊度偏高，在一定程度上影响了工厂设备的安全性能和可靠性能，如表1所示。

表1 30d水质自动监测数据

（2）所取水样pH平均为8.23，偏弱碱性。30天的pH最小为7.67，最大为8.48，不会引起析氢（pH＜5.5时，设备钝化膜遇酸反应，保护膜易损坏，致使装置氧化）反应或影响装置传热（pH＞9.5时，设备中铁元素遇碱反应，生成Fe（OH）3，形成颗粒、沉淀，附着在装置上），满足工厂循环水使用要求。

（3）所取水样总硬度平均值为408.16mg/L，30d内变化幅度大多不超过100mg/L，基本稳定；个别天数中变化幅度在200mg/L左右，现场调查后发现为当日补充水硬度过大导致，在补水过程中应全面注意。

（4）所取水样氯离子平均值为789.71mg/L，明显高于循环水水质指标（700mg/L），其30d内最大含量可达860.77mg/L，造成水样电导率过高。在氯离子含量持续超标情况下，工厂循环水将会影响设备的安全性和稳定性，严重时甚至使其在高电导率水样中出现点状腐蚀，造成设备损毁，针对该情况应及时处理。

（5）所取水样铁含量平均值为2.34mg/L，是循环水总铁指标（1.0mg/L）的2～3倍，加大了设备腐蚀的可能性。尤其是在个别天数中，总铁含量超过3.0mg/L，严重影响了设备安全运行效果，应加大补水及缓蚀处理。

（6）所取水样需氧量平均值为78.96mg/L，变化幅度在40mg/L之内，均在标准范围内。

（7）所取水样浊度平均值为21.92，远超过循环水水质指标（10）。现场可直接观察到循环水浊度超标，应加大阻垢剂用量及及时补充新水。

对比所取水样30d人工监测结果，其pH、总硬度、氯离子含量、铁含量等基本一致，该厂污水排放口存在重金属超标。针对排污口污水处理系统进行检修检查，发现是排污系统出现故障，污水处理能力减弱，从而出现重金属超标等问题，确定水质自动监测结果快速、高效，且准确无误。

4.3 效益评估

在工厂引入水质自动监测系统后，完成了对6个排污口水质信息数据的及时采集、动态监测，发现了该厂排污口污染源超标情况，通过人员及时处理和防护，全面提升了污水排放质量和水生态环保效果。水质自动监测系统对应的自动监测功能、自动报警功能、数据处理和综合信息处理等功能，真正做到对企业排污口污染源的全面监测，使得企业获得理想的经济效益回报，且帮助企业履行生态保护责任。

5 水质自动监测技术应用思考

水质自动监测技术可远程采集、在线传输、智能监测、实时告警，时效性强、准确度高、功能完备，具有非常高的实用价值。但受人员因素、技术因素等影响，现阶段推广应用中也存在一些问题，亟待调整处理。

5.1 应用范围偏小

目前，我国水质自动监测系统应用范围较小，自动监测站点较少，部分水库及水系监测仍选择传统的人工模式，影响水质自动监测技术的推广应用。

因此，要继续加大宣传，配备高素质、精英型的水环境保护团队，以实现水质自动监测技术在基层、偏远地区的推广，带来传统工作模式与流程的改进，让信息技术更好地助力水环境保护。同时，还要注重对技术人员的教育培训，使其熟练使用水质自动监测系统，掌握先进的监测技术，灵活处理监测中的突发问题，切实提升水质自动监测质量。

5.2 技术有一定缺陷

在技术推广中也存在技术方面的缺陷，主要表现为：水质监测数据与实际水质数据有一定偏差，对水质监测复杂环境适应性较差，水质自动化监测技术功能相对单一等。

针对上述问题，应改良水质自动监测设备生产工艺，针对监测设备容易在复杂作业环境下运行不稳定、监测精度下降的实际问题，进行设备性能的改进，并配合引进国外先进技术，以参考发达国家成熟的设备设计经验，为提升我国水质自动监测设备质量助力。

6 结语

水质自动监测系统以在线自动分析仪器为核心，通过现代传感技术、自动测量技术、网络通信技术、数据处理及可视化技术等，实现了智能平台中水质数据的全面展示、在线发布、风险告警。与传统的水质自动监测站相比，其无需建房、成本低，且具备防雨、防雷、防尘、防盗、耐低温、防高温、自动运行、无线通信等功能，设备集成度高，功能齐全，适合广泛布点，优势显著，值得在水环境保护中全面运用和推广。