污染源在线监测项目技术方案.docx

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污染源在线监测项目技术方案

第一章工程项目简介

1.1项目总体描述及工程内容

依据国家对污染源的整治要求，为贯彻相关法规，促进污水处理的建设和管理，加强污水处理点污染物的排放控制和污水资源化利用，保障人体健康，维护良好的生态环境，对相关污水处理点进行监控。

1.2污染源监测的主要参数和参考规范及标准

1.2．1主要测量参数：

（1）COD-化学需氧量：

；

（2）氨氮：

；

（3）流量：

流量反映的是在一定的时间内企业或工厂对环境排放的污水量。

国家环保部门对污水的排放量有严格的控制，目前有很多企业已经对污水进行了深度处理，实现了污水的零排放。

1.2．2参考的规范和标准：

HJ/T15-1996超声波明渠污水流量计

HBC6-2001化学需氧量（CODcr）在线监测仪器环境保护产品认定技术要求

GBll914-89水质化学需氧量的测定重铬酸盐法

HJ/T96-2003pH水质自动分析仪技术要求

GB6587.1-8-86电子测量仪器环境试验

GBl28928-1996污水综合排放标准

HJ/T12-1996环境保护仪器分类与命名

GB50093-2002自动化仪表工程施工及验收规范

GB8566-88计算机软件开发规范

GB8567-88计算机软件产品开发文件编制指南

1.3在线监测系统技术要求

1.3.1基本性能

a仪器有制造计量器具CMC标志（进口仪器取得我国质量技术监督部门的计量器具型式批准证书）和产品铭牌，铭牌上标有仪器名称、型号、生产单位、出厂编号、制造日期。

b仪器均经有关部门或质量监督检验中心检验认可。

c结构合理，机箱外壳表面及装饰无裂纹、变形、划痕、污浊、毛刺等现象，表面涂层均匀，无腐蚀、生锈、脱落及磨损现象。

产品组装坚固、零部件坚固无松动。

按键、开关门锁等配合适度，控制灵活可靠。

d在正常运行状态下，可平稳工作，无安全危险。

e各部件不易产生机械、电路故障、构造无安全危险。

f具有不因水的浸湿，结露等而影响自动分析仪运行的性能。

g加热器等发热结合部分，具有不因加热而发生变形及机能改变的性能。

h便于维护、检查作业，无安全危险。

i显示器无污点、损伤。

显示部分的字符笔画高度均匀、清晰，无暗角、黑斑、彩虹、气泡、暗显示、隐划、不显示、闪烁等现象，能用显示屏提示进行全程序操作，说明功能的文字、符号和标志端正并符合国家标准规定。

g仪器外壳或外罩耐腐蚀、密封性能良好、防尘、防雨。

k试样、试剂导入管部分采用优质的硬质PVC或PPR管材，具有很强的防腐能力，对水质没有影响。

有完整密闭的采样系统，采样系统必须采用双泵双管路设计，可实现自动反冲，清洗功能，防止泥沙沉积及藻类生成。

l计量器具为防腐蚀的材料构造，并能准确计量。

反应器为防腐蚀的材料构造，易于清洗。

1.3.2环境条件

仪器设备在以下环境中能正常工作

a．环境温度：

0℃～45℃；

b．相对湿度：

≤90%；

c．大气压：

86～106kPa；

d．电压：

AC220V±10%，频率50Hz±1%Hz；

e．废水水温：

0℃～95℃；

f．废水介质：

pH0～14。

1.3.3安全要求

a仪器电源引入线与机壳之间的绝缘电阻不小于10MΩ。

b仪器设有漏电保护装置，防止人身触电。

仪器还设有过载保护装置，防止仪器意外烧毁。

1.3.4校准

仪器能用手动和/或自动方法进行零点漂移和量程漂移校准，并具有远程校准功能。

1.3.5净化

仪器具有防止废水取样头及其输送管路、电化学分析探头被废水污染的净化系统；净化系统能克服废水腐蚀性、悬浮物的沉积堵塞作用，保持光度法的光学比色皿/镜头清洁，分析不会因比色皿/镜头不洁带来重大误差。

1.3.6数据采集、处理、通讯

仪器具有记录、存储、显示、数据处理、数据输出、打印、故障报警、安全管理和数据、图文传输功能。

数据采集/控制仪器必须能动态显示仪器现场工作状态、报警信息、图表以及实时动态显示污染物排放数据和相关参数。

仪器设置RS232、RS422、RS485或其它总线方式中任一种通讯接口，提供网络接入功能，向监控中心实时传输现场原始数据和图表，经中心对数据进行质量控制后接入相应共享数据库，并随时接受数据查询。

定时发送时钟命令并校准时钟。

1.3.7在线监测系统应急要求

a连续排放监测系统所有的设备均要有自动化的应急保护,如果因排放源故障或供电造成测试中断，在排放源供电恢复后，能自动重新开始运行。

B连续排放监测系统必须有现场采样和分析的实时监视闭路系统，并能满足招标文件的应急保护要求。

第二章系统方案设计

2.1系统总体描述

污染源水质在线监控系统工程是一套以在线自动分析仪为核心，运用现代传感器技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术以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自动监测系统工程。

污水自动监测系统是一个把多项监测指标的分析仪表组合在一起，从采样、分析到记录、整理数据（包括远程数据）、中心遥控组成的系统，结合相应的监控及分析软件，实现实时在线自动监测，满足运行可靠稳定，维护量少的要求，并可实现无人值守。

系统主要包括水样采集及控制、水质分析仪监测分析、数据的采集、信息传输、数据处理等几部分组成。

整体布局如下图所示：

水样采集的相应管路、阀门及辅助继电器等构成水样采集及控制单元，实现监测分析的水样采集及相应的预处理；

自动监测仪器、传感器及标准通讯控制等构成监测分析单元；

现场级的数据终端、水样预处理系统、通讯系统等组成数据采集控制及信息传输单元；

计算机监测应用软件可现场、远程对系统的运行进行监测并提供信号；

辅助系统包括取水/配水系统、过滤系统、清洗单元、配电单元等辅助设备。

2.2系统主要功能

污水自动监测系统具有以下功能：

①连续、及时、准确的监测目标排放水的水质及其变化状况和流量；

②数据异常值自动报警功能；

③定期自动反清洗、远程时钟设置功能；

④双向指令数据传输功能；

⑤水质连续采样和管道自动清洗过滤功能；

⑥水样采集通道预留以便扩展；

⑦现场可显示测量参数；

⑧现场数据可通过用户指令，将水质数据自动存贮，供上位机通讯及查询；

⑨具有可扩展及预留数据采集通道；

⑩具有停电保护及来电自动恢复功能。

2.3系统的主要特点

本系统所遵循的原则是：

先进性、可靠性、适用性、扩展性、开放性、数字化、智能化、人性化；

系统所选的所有分析仪表均出自国内外着名公司的产品，有良好的系统可操作性和可扩展性；

辅助系统所需的仪器仪表设备均选用国内外成熟的产品；

现场数据终端采用开放的嵌入式系统，除系统要求的数据传输方式外，同时只需增加相应的数传设备，无需增加任何其它硬件设备；

中心站应用软件采用先进的结构体系，终端用户通过操作，数据采集传输、报表分析图形化，水质公报可自动生成，应用工具组态化，开放的动态工具方便用户自行维护，具有很好的异构兼容性和扩展性；

2.4现场施工结构简图

图-1：

在线监测现场布置图

图-2：

在线监测仪器现场连接图

2.5采水、配水单元说明

污水自动监测系统采样系统采用单路单泵水样进水管路，并由电磁阀切换采样工作。

水样通过过滤装置、自吸泵送到自动监测仪器进行测量，通过电磁阀、手动阀调节进水流量及压力。

自吸泵入口处加装过滤装置，过滤水中的泥沙等附属物，并可利用采样回水对采水管路进行自动冲洗。

保证取水口不淤积、防堵塞、防冻结、防冰凌。

采样管中能保证有仪器和后续仪器的总需水量的需求。

在取水管道上设有清洗水入口，可以由PLC控制自来水进行自动反冲洗。

2.6工程土建要求及系统组成

2.6.1污水排放口明渠改造

污水排放口已设计为明渠，并要求规范安装标准的计量堰槽。

根据去现场勘察的结果,建议选用三角堰槽或者巴楔尔堰槽,堰槽底部应定期清淤，避免计量误差。

流量计的传感器安装在计量暗渠内，为了便于仪器仪表维护，排口应加装安全阶梯或扶梯，周围留有4平方米作业场地，并加装护栏，设置防跌落警示牌。

监测站房与排口距离小于15米，COD、氨氮监测仪通过管线直接从排口取样。

流量计一次表通过传输电缆和室内二次表连接。

计量明渠至监测站房之间需敷设3根管线。

其中2根Φ20PVC管或不锈钢管为COD仪、氨氮分析仪采样上下水管，管线需电伴热并用保温材料包裹。

另1根Φ25PVC管为流量计的信号线护管，穿好铁丝，可与不锈钢管一并架设。

改造后的污水排放口的现场示意图如下：

2.6.2监测站房建设要求

监测站房应建在总排口附近或把现有排污井包在仪器室内。

目前这482家企业排污口因为分散在山西省下属的11个地市，下图是某企业污水处理站污水在线监控系统已经建成的监测站房,面积约15-20m2左右,站房材料为彩色夹心板；室内安装COD等在线监测仪器。

见下图：

2.6.3站房室内要求

室内环境满足仪器仪表环境要求，配备照明、供暖、空调、防盗等辅助设备，站房远离强电磁干扰、避开强振动和高湿场所等。

要求防雷击，温、湿度适宜，便于仪表的正常运行及维护。

环境温度：

5～35℃；环境湿度应该≤85%

为满足仪器对工作环境的要求，需对房间进行装修并添加一些设备。

具体内容：

1、内墙面刷漆；

2、地面贴普通防滑瓷砖，

3、一台冷暖分体式空调和一台排气扇，

4、供电设备：

配电箱、插座、照明等，

5、室内应设有上下水及洗手池。

6、室内应设置工作桌、椅.。

2.6.4站房系统配电

污水在线自动监测系统用电器有：

在线监测仪器、数据采集器、冷暖空调、排风扇、照明等设备。

电源设计按照仪器用电、动力用电、室内用电分开的原则进行设计。

考虑到今后还需配置其他仪器，配电容量应适当增大。

配电要求：

电压：

交流380V；三相五线制；容量10KW；电流：

2.5A；插座：

3相（交流220V、10A）安全接地。

现场做人工接地，接地体及引出线施工方法参考国家相关要求及资料，接地线引至站房内配电箱附近，要求接地电阻R＜10Ω。

站房设置总配电箱，箱中有电表及空气总开关。

在总配电箱处重复接地，确保零、地线分开，期间相位差为零；电源应采取防雷措施。

同时配电箱内预留三相和两相接线端子备用。

电源动力线和通讯线、信号线应相互屏蔽，以免产生电磁干扰。

2.6.5系统的组成

配置：

流量计、COD、氨氮、PH等；污水排水管最好采用不破管流量计；需设计压力流的采样方式，使得自动监测仪器能够取到水样；

如图2.3所示，根据要求整个系统可划分为流量计量、采样、自动分析仪器、数据采集、数据通讯等五个子系统。

采样系统负责把被测样从监测排口取至监测站房内，供分析仪表分析使用，采样系统主要保证分析仪器所分析样品的有效性；

在线分析仪器完成水样中污染物成分浓度的测量；

数据采集与控制系统主要完成监测数据的采集、预处理、传输和存储；

通讯方式采用无线数据传输系统，形成污水监控系统专用数据传输通道。

另外和山西省环保局的联网通过GPRS无线数据采集器和当地环保局联网。

通讯系统负责完成数据的传输、存储、报警、察看报表等；数据管理系统功能是完成监测数据的统计、存储、备份、数据导出等，使环保局系统的局域网上的每一台PC机都可以浏览到数据。

第三章、在线监测仪及辅助设备

3.1COD在线自动监测仪

选型仪器：

CODmax型CODcr在线监测仪

制造厂家：

美国哈希公司/上海世禄仪器有限公司。

3.1.1仪器概述

化学需氧量（ChemicalOxygenDemand,CODcr）是指在一定条件下水体被强氧化剂重铬酸钾氧化的还原性物质所消耗重铬酸钾相对应的氧的质量浓度，以氧的mg/L来表示。

化学需氧量反映水体受还原性物质污染的程度。

水中还原性物质包括有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等。

水被有机物污染是很普遍的，因此化学需氧量也是有机物相对含量的重要指标之一。

3.1.2COD采样单元组成

a.采样泵：

潜水泵/自吸泵

b.管路：

PVC管

c.电气控制系统：

控制水泵间断采样及远程控制

d.电缆：

潜水泵/自吸泵及仪器供电

3.1.3现场安装条件说明

a）选择合适的取样点，以利于采样泵能正常工作。

b）合理敷设采样管路

c）

在选定的安装墙面上按指定尺寸开孔

3.1.4COD测量单元

CODmax在线自动监测仪（美国HACH公司）

CODmax，经典重铬酸钾氧化与全新测试技术的有机统一!

3.1.5分析方法及原理

采用重铬酸钾法的基本原理，在消解后用光度法测量其吸光度，通过吸光度与水样COD值的线性关系进行分析测定。

3.1.6特点和优点

a仪器应采用先进的活塞泵取样技术、精确的光学定量系统。

?

b具有自动和手动方法进行校准。

?

c具有远程控制，通过中心机反控仪器，实现远程校准、启动/停止测试、自d动清洗、查看数据、修改参数功能。

?

e具有自我故障诊断、异常值自动报警、试剂液位报警功能。

?

f具有运行状态反馈功能，随时反映仪器的运行状态。

?

g具有自动清洗功能及水样自动过滤装置。

?

h具有双向数据及信号传输功能。

?

I具有历史测试数据存储并能在仪器屏幕图表显示、断电保护和来电后自动恢复功能。

?

j具有时间设置功能，可根据需要任意设定测试相应时间。

?

k具有内部泄露自我监测功能，具备保护操作人员安全的防护面板。

在线监测仪器除具有模拟量输出外,还应有数字量I/O接口输出和标准串行接口（RS232或RS485串行接口），可以通过该接口对仪器进行软件升级以满足市环保局监督管理的扩展需求。

3.1.7技术规格

测量方法：

重铬酸钾高温消解，比色测定

测试量程：

0～5,000mg/l

检测下限：

8mg/l

准确度：

＞100mg/l:

＜10%读数；＜100mg/l:

＜±6mg/l

重现性：

＞100mg/l:

＜5%读数；＜100mg/l:

＜±5mg/l

试剂消耗：

约1个月（试剂和标准液）

自我监测：

自我检测泄露；仪器状态自我诊断

模拟输出：

2路0/4～20mA模拟输出

继电器控制：

2路24V1A继电器高低点控制

服务接口：

RS232

可选配BUS：

MODBUSRS485，ProfibusDP

显示：

大屏幕LCD图表显示，240×128

数据存储：

2,000组

消解温度：

175℃

工作温度：

+5℃～+40℃

电源：

230VAC±10%/50～60Hz

功耗：

约100VA

尺寸：

550mm×810mm×390mm

重量：

约22Kg（未接药剂）

3.1.8对于COD所排废液的处理

由于CODmax所排出的废液具有强酸强腐蚀性,因此废液不能未作处理就排放。

一般的废液处理方式是：

用废液桶收集废液，然后集中起来送往具有废液处理资质和能力的单位处理。

3.2AmtaxTMCompact氨氮分析仪

选型仪器：

AmtaxCompact氨氮分析仪；

制造厂家：

美国哈希公司

3.2.1仪器概述

AmtaxTMCompact氨氮在线分析仪是为测量水中（市政污水/工业污水/工业生产过程用水/地表水）的铵根离子（NH4+）浓度而设计的。

测量结果可以以图形或数字的形式显示。

它运用了全新的气、液分离与传输技术和高性能的比色测量方法，从而可以提供可靠、准确的氨氮检测结果，而且维护工作量很低。

因为其结构紧凑，价格便宜，AmtaxTMCompact氨氮在线分析仪可以取代现有的、以电化学原理为基础的、高维护工作量的氨氮在线分析仪。

AmtaxTMCompact氨氮在线分析仪可在无人操作的情况下连续运转多达30天，并且可以进行自动校正，自动清洗，自动管道灌注。

人性化的菜单界面使得仪器参数设置轻松自如。

含有悬浮固体的样品在进入AmtaxTMCompact氨氮在线分析仪之前，必须进行适当的样品预处理，我们建议：

●当测量曝气池和二沉池出水口水中铵根离子（NH4+）浓度时，请使用我公司生产的FILTRAX样品预处理系统；

●当测量进水口和初沉池出水口水中铵根离子（NH4+）浓度时，如果水中浮油和油脂的浓度很高，请使用不受废水中浮油和油脂影响的其它超滤装置。

3.2.2方法原理

3.2.2.1化学反应原理

逐出瓶：

NH4++OH-→NH3+H2O

比色池：

NH3+H+→NH4+

在逐出瓶中，经过预处理的样品首先和逐出溶液混合，从而，将样品中的铵根离子转换成呈碱性的NH3。

然后在隔膜泵的作用下，氨气NH3被传送到比色池中，与比色池中的指示剂反应，以改变指示剂的颜色。

在测量范围内，其颜色改变程度和样品中的铵根离子浓度成正比，因此，通过测量颜色变化的程度，我们就可以计算出样品中铵根离子的浓度。

3.2.2.2仪器工作原理

在每一个测量周期的开始阶段，为了彻底清除上一次测量的残余物，仪器将连续两次用待测样品清洗逐出瓶；然后，待测样品、逐出溶液和指示剂分别被送到逐出瓶和比色池中；此刻，在比色池中，LED光度计进行清零测量，而在逐出瓶中，样品和逐出溶液在空气的作用下充分混合并发生化学反应，产生的氨气NH3被隔膜泵随时传送到比色池，从而改变指示剂的颜色；经过一段时间，LED光度计再次对样品进行测量，并且和反应前的测量结果进行比较，从而计算出氨氮的浓度值。

3.3.3仪器安装示意图

仪器本体安装在室内，若果在野外安装需要修建分析仪小屋。

华氏20℃是仪器的最佳工作温度。

仪器的正常工作温度范围是5-40℃。

3.3U53型超声波明渠污水流量计

选型仪器：

U53型超声波明渠污水流量计

制造厂家：

美国哈希公司

3.3.1术语

试样指排放单位排放的导入自动测量仪器的污水。

剖面导入自动测量仪器污水横截面。

层面在剖面上沿废水深度将水横截面分成若干的单元。

3.3.2概述

超声波明渠流量计是利用超声波测量明渠水流量的仪表。

在诸如灌区引水渠，工厂污水排放沟，城市下水道这些场合，水流的特点是具有自由水面，依靠流体自身重力势能，在具有侧壁和下底的渠道内流动，这些水流叫做明渠水流。

超声波明渠流量计主要适用于这些方面的流量测量，并需配合明渠堰槽安装使用。

3.3.3仪器性能

a．声波明渠流量计自动测量仪由水位/水温测量单元、流速测定单元、剖面面积积分检测单元、以及显示记录、数据处理、信号传输单元等构成。

b．流速测定单元能显示剖面层中各层面的流速，能实时读出流量、流速、水位随时间变化的曲线。

剖面面积积分检测单元能显示和打印剖面几何图。

c．仪器能准确计量，配置有自动校正系统进行流速、水温、水位的自动校准。

d.非接触式测量，传感器不与流体接触，不受污水的腐蚀和粘污。

e.传感器为ABS全密闭结构，可在风吹日晒雨淋和潮湿环境里长期可靠运行。

f.广泛的适用性，通过键盘设置仪表参数，可与各种量水堰槽配用。

g.测量范围广，满足所有企业污水排量。

企业增加排量不用更换仪表，减轻企业负担。

h.可通过设置，不计入暴雨给企业增加的排量。

i.技术先进，质量可靠，本产品经过多年生产、经营和现场使用证明，产品性能符合污水计量使用要求，运行寿命大于十年。

j.串行数字通讯，数据自动上传至数据采集器。

k.与水质监测仪互联，实现总量控制。

l.可与等比例采样器相连，相等比例采样器发出信号，实现等比例采样。

3.3.4技术指标

a．测量范围：

流速0.01m/s～10m/s；水位0～2m；水温0～90℃；

b．分辨率：

水位（层面）±0.5cm；流速±0.1cm/s（流量±0.01m3/s）；水温±0.1℃；

c．测量精度：

水位（层面）±2%；流速、流量±1%或±0.5cm/s（±0.05m3/s）；水温±1%。

3.3.5仪器规格

●测量范围：

10-4～10m3/s

●测量误差：

1～2%（与三角堰配用）；1～4%（于矩形堰配用）；3%（与巴歇尔槽配用）

●测距误差：

≤0.2%

●测距范围：

≥0.4～2m

●环境温度：

-20℃--70℃

●电源：

AC220V50Hz，DC12V

●外形尺寸：

190×245×92

●通讯接口：

RS232

●联动接口：

无压触点信号。

可佩等比例采样器。

●数据显示：

能显示瞬时流量和累计流量。

●流量计探头：

ABS全注塑密封结构，可于露天安装，防晒、隔热、防雨、耐腐蚀。

3.3.6仪器安装示意图

3.4外接采样系统

3.4.1采水泵及输水管路设计

（1）外接采样系统设计

泵及管道设计为单路，间隔4~6米设一个活接头，经过地面踩压部分埋于地下约800mm处，之后的管道直接架空进入站房（管道支架可以金属材料或钢筋混凝土桩），避免U型连接，使管道排空不受影响。

水能埋于地面的部分做良好保温，冬季可防止冻结，平时可防止太阳照射而影响水温，也可以防止因处太阳紫外线照射使PVC管提前老化。

排空设计：

在输水管道最高部位安装常开电磁阀或弹簧复位气动阀，可自动/手动排空管道内积水，冬季可防冻，备用管可以防止藻类的繁殖。

保证仪器每次取的水样是没有受污染和新鲜的水样：

仪器在取水样时外接系统开始工作，先清洗管道，然后仪器取外接管道流动的水样。

并清洗到仪器间的管道、溢流，然后再取水样。

取水管路的设计有压力、流量控制和显示功能。

通过控制单元可以实时监控取单元的运行状态，并具有断电保护来来电自动启动功能；自动报警功能。

污水排放口的取样口设于取样井的中央部，并保证采样系统能够随时采到水样（长期不排水情况除外）。

确保采样系统不受到取样口水体底部泥沙的影响。

一般当水深大于1米时，在表层下1/4深度处采样，水深小于或等于1米时，在水深的1/2处采样。

当取水管路长度>10m时，应设置双回路取水管。

取水单元的主要技术参数：

●取水总量保证至少高于各仪器所需水量的200%。

●采水管道：

管道材质不与水样中被测物质产生物理和化学反应，PVC管或不锈钢管。

（2）外接采样系统示意图

3.5无线数据采集与传输系

3.5.1概述

无线数据采集器具有三大功能：

第一，数据收集、存储和发送功能；第二，通讯功能。

将收集存储的数据自动上传至监控中心，通讯方式采用无线GPRS方式；第三，可监控8个污水处理设施的运转状况。

无线GSM数据采集器在设计上又引入了嵌入式系统开发，采用索尼-爱立信无线手机模块来实现无线通讯，既可实现GSM短消息的通讯方式，又可实现无线GPRS通讯方式，即：

可兼容两种无线传输方式，使用时可选用不同程序。

3.5.2仪器规格

●电源：

220V±10%，50Hz

●环境温度：

-10～40℃

●环境湿度：

≤85%RH

●功率损耗：

<30W

●外形尺寸：

345×260×80（mm）

●重量：

3KG

●输入：

8路4-20mA8路监控通道

●通讯：

8路RS232，1路无线通讯

●传感器输出：

0-100mA

●传感器安装距离：

小于等于1000米

3.5.3性能特点

●主要功能：

现场各指标数据的采集、存储、通讯以及控制中心对现场仪器的远程遥控。

●模拟量采集功能：

具备8个模拟量接口。

●数字量采集功能：

8个RS232标准串口。

●设备状态采集功能：

具备8个污水处理设备状态通道口，可传送污水处理设备运转状态。

●电流阀值设置功能：

可针对治理设施是否真正运转设定电流下限值。

●断电保护功能：

断电不丢失数据。

●数据存储功能：

可存储60天数据。

●采集数据的最小间隔：

5秒钟。

●发送数据的时间：

可通过监控中心软件进行设置。

●无线通讯功能：

无线GSM方式，以手机短信形式