水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測站的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)

許 佳

新疆額爾齊斯河流域開發(fā)工程建設(shè)管理局，新疆 烏魯木齊 830000

水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)是一個(gè)多專業(yè)跨學(xué)科的系統(tǒng)，關(guān)聯(lián)到自動(dòng)控制、儀器分析、管路壓力、化學(xué)實(shí)驗(yàn)等多方面的知識，這就要求從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開始就要進(jìn)行全方位的考慮?？紤]不周全就會(huì)影響今后系統(tǒng)的正常運(yùn)行，部分遺留問題可以通過后期小范圍的改造來彌補(bǔ)，但有些先天性的缺陷，想改進(jìn)幾乎是不可能的。目前國內(nèi)的水質(zhì)監(jiān)測站很大比例不能正常運(yùn)行，大多數(shù)都是由于設(shè)計(jì)上的缺陷造成的。因此設(shè)計(jì)者們要熟悉相關(guān)的各個(gè)學(xué)科，借鑒大量的成功和失敗經(jīng)驗(yàn)，取百家之長，避千家之短，才能設(shè)計(jì)出一個(gè)相對比較成功的系統(tǒng)。

1 參數(shù)儀器選型

只有明確了監(jiān)測水質(zhì)的目的，才能明確所需監(jiān)測的參數(shù)，需要選擇的儀器類型。在線監(jiān)測水質(zhì)的主要目的分為：水處理工藝過程（市政、工業(yè)污水處理等）的監(jiān)控、污染源達(dá)標(biāo)排放的監(jiān)測和各種地表水水質(zhì)的監(jiān)測預(yù)警。

由于監(jiān)測水體的不同，建設(shè)職能不同，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)在選配儀器，建造方式，建設(shè)規(guī)模上都有所不同，監(jiān)測的參數(shù)和重點(diǎn)也不同。從目前建設(shè)的現(xiàn)狀來看，在線監(jiān)測儀器大多數(shù)都選擇：常規(guī)五參數(shù)（溫度，pH值，溶解氧，濁度，電導(dǎo)率）；有機(jī)污染參數(shù)（COD、TOC、BOD等）；氮污染參數(shù)（氨氮，硝氮，總氮等）；磷污染參數(shù)（正磷，總磷等）。飲用水源地，還應(yīng)追加諸如生物毒性以及大腸桿菌等指標(biāo)。

儀器選型應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面的問題：一是以供水水源地和污染控制區(qū)為主要的監(jiān)測對象的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測單元應(yīng)該具有自己的特點(diǎn)。應(yīng)選擇沒有二次污染或污染少的在線儀器；二是選擇從原理上分析工作可靠的產(chǎn)品，不能受標(biāo)準(zhǔn)方法的限制，儀器的測量原理適當(dāng)可靠，測量量程必須滿足要求；三是測量精度。一般來說，地表水，特別是供水水源地的水質(zhì)較好，相對污水在線儀器來說其測量量程小，要求的精度較高。

2 站房設(shè)計(jì)

由于水質(zhì)站房的功能的特殊性，在設(shè)計(jì)的時(shí)候需注意以下要點(diǎn)：

1）盡量做到四通一平，即通路、通電、通水、通訊以及平整土地，這些都是工程建設(shè)的前期必備條件；

2）站房和采水設(shè)施應(yīng)建設(shè)永久性建筑，并做好防雷防洪措施，這樣才能為監(jiān)測系統(tǒng)提供穩(wěn)固堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；

3）站房組成應(yīng)包括監(jiān)測室、輔助實(shí)驗(yàn)室和儲物室等。站房監(jiān)測室應(yīng)不小于30m2，便于監(jiān)測儀器的擺放和后期監(jiān)測功能的擴(kuò)展；輔助實(shí)驗(yàn)室不小于20m2，為監(jiān)測儀器的比對試驗(yàn)，試劑存放處理等工作提供環(huán)境；儲物室主要用于儲存?zhèn)淦穫浼龋?/p>

4）站房內(nèi)應(yīng)有空調(diào)和冬季采暖設(shè)備，空調(diào)應(yīng)具有來電自動(dòng)復(fù)位功能，室內(nèi)溫度應(yīng)保持在18℃～28℃，濕度在60%以內(nèi)，為監(jiān)測系統(tǒng)提供一個(gè)良好的工作環(huán)境；

5）監(jiān)測室應(yīng)保證兩面相接的墻壁為完整的墻壁（無門、窗、暖氣、配電柜等）用于固定安裝架，墻面應(yīng)做防水處理，墻下地面應(yīng)設(shè)有排水溝和地漏，便于使室內(nèi)積水排出。

3 監(jiān)測室的布局

隨著時(shí)間的推移，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測站的布局主要經(jīng)歷了3個(gè)階段：

第一階段：壁掛式。早期的水質(zhì)站多數(shù)都是將設(shè)備掛在墻壁上，水路和線纜都是繞著設(shè)備布設(shè)。存在的缺點(diǎn)是：1）水路電路交錯(cuò)，不安全；2）部分有后蓋的設(shè)備不方便維護(hù)；3）所有的部件完全暴露在眼前，不美觀。

第二階段：機(jī)柜式。將整個(gè)系統(tǒng)裝在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)柜內(nèi)，美觀大方，方便前后打開維護(hù)。存在的缺點(diǎn)是：1）機(jī)柜的空間限制了水管路的鋪設(shè)，勢必造成水管路曲折多彎和交叉翻越現(xiàn)象，影響水路的壓力、造成水路不暢、留有殘水現(xiàn)象；2）部分設(shè)備存在側(cè)面維護(hù)的現(xiàn)象，機(jī)柜內(nèi)基本上無法側(cè)面下手操作。

第三階段：機(jī)架式。樹立一面金屬墻，將監(jiān)測設(shè)備嵌在正面，所有管路和線纜在后面布設(shè)，即美觀又方面維護(hù)，水路較直。

目前機(jī)架式的布局是最為合理的布局，建議推廣使用。

4 輔助實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)

1）由于水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測站配備實(shí)驗(yàn)室儀器，因此建議實(shí)驗(yàn)輔助間內(nèi)應(yīng)有實(shí)驗(yàn)工作臺，臺上可以放置實(shí)驗(yàn)室比對儀器，臺下有工作柜，便于放置試劑，工作臺上方應(yīng)配備幾個(gè)五孔電源插座（220V）；

2）輔助實(shí)驗(yàn)室內(nèi)應(yīng)備有上下水、洗手池等；

3）如果條件允許，最好在輔助試驗(yàn)室配備冰箱、天平、分光光度計(jì)等設(shè)備。

5 采水的設(shè)計(jì)

1）采水點(diǎn)距離站房應(yīng)不大于100m，盡量靠近取水點(diǎn)。水樣通過長距離的取水管線，會(huì)影響部分參數(shù)的真實(shí)性（濁度、溶解氧等），因此取水點(diǎn)越近越好，條件具備的話可以直接在水面上建站監(jiān)測水體；

2）取水點(diǎn)附近平均水深應(yīng)當(dāng)大于2m。水面以下1m的水體才具有代表性，而水底污泥雜物較多也不適合取水，因此需在水位較深的地點(diǎn)取中層水樣，取水點(diǎn)水流穩(wěn)定平緩、水中水草較少；

3）取水泵應(yīng)根據(jù)取水點(diǎn)選擇。取水泵分為自吸泵和潛水泵兩種，自吸泵吸程較小，適用于取水點(diǎn)落差小、距離短的系統(tǒng)，維護(hù)較方便。潛水泵適用于遠(yuǎn)距離、大落差的取水條件，但是由于其在室外水中工作，因此其維護(hù)量較大、需額外安全保護(hù)；

4）取水管路建議采用雙管路主備用，北方寒冷地區(qū)取水管路應(yīng)安裝保溫層，謹(jǐn)防天冷凍裂，管路上在低點(diǎn)安裝排水閥，停站時(shí)可將管路中的殘水排出。

6 配水的設(shè)計(jì)

1）系統(tǒng)應(yīng)采用“管路串聯(lián)、儀器并聯(lián)”的方式。管路干路中無阻攔式過濾裝置，每臺儀器都從各自的過濾裝置中取水，任何儀器出現(xiàn)故障都不會(huì)影響后面儀器的工作。這種管路連接方式不僅能夠滿足各儀器對樣品的要求，也可以滿足所有的儀器的需水量；

2）根據(jù)常規(guī)五參數(shù)對水樣的要求，五參數(shù)儀器供水應(yīng)不經(jīng)過任何處理，直接進(jìn)入儀器；

3）根據(jù)儀器對水樣的要求，其它監(jiān)測儀器則對水樣分別進(jìn)行處理，使其從各自專門的過濾裝置中取樣。

7 清洗的設(shè)計(jì)

管路長期運(yùn)行會(huì)積有泥沙，或滋生藻類，影響水樣的真實(shí)性，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生堵塞現(xiàn)象，因此必須設(shè)計(jì)安裝清洗裝置。

1）生物清洗。臭氧是最強(qiáng)的氧化型殺生劑，是公認(rèn)的高效無污染殺生劑，可有效殺滅病毒及細(xì)菌，且不存在二次污染等優(yōu)點(diǎn)。通過臭氧發(fā)生器的清洗水會(huì)變?yōu)榫哂袦缭鍤⒕芰Φ那逑此?，這樣的清洗水在被送至整個(gè)系統(tǒng)管道和設(shè)備時(shí)會(huì)抑制藻類和菌類物質(zhì)在管道和設(shè)備上生長；

2）空氣清洗：將壓縮空氣與水流混合，形成紊流，產(chǎn)生劇烈擾動(dòng)，可剝離管路系統(tǒng)中的菌藻和沉淀物。但由于菌藻附著能力較強(qiáng)，單獨(dú)使用空氣清洗，剝離效果不好。因此在對管路系統(tǒng)進(jìn)行生物清洗后，再進(jìn)行空氣清洗，則可達(dá)到滿意的清洗效果；

3）清水清洗：所需清水可以是自來水、井水和經(jīng)過除砂處理后的河水。當(dāng)系統(tǒng)停止時(shí)可以自動(dòng)用清水清洗所有管路和設(shè)備內(nèi)部需要清洗的管路，從而延長其使用壽命。清水清洗頻率為每個(gè)分析周期過程中清洗一次；

4）具體采用何種清洗模式或組合模式需要根據(jù)現(xiàn)場水樣情況決定，但需要注意的是，無論采用何種模式，下次監(jiān)測流程啟動(dòng)時(shí)必須將管路和設(shè)備中的殘水完全置換后再監(jiān)測水樣，否則清洗水會(huì)影響水樣的測值的真實(shí)性。

8 自動(dòng)控制及軟件

目前國內(nèi)自動(dòng)控制系統(tǒng)從設(shè)備到軟件都非常成熟，大多數(shù)集成商都能夠獨(dú)立開發(fā)，因此建設(shè)方可以根據(jù)自己實(shí)際情況提出需求，開發(fā)具有自己特色的控制系統(tǒng)。

9 結(jié)論

總之，本文總結(jié)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)有限，要建設(shè)一個(gè)成功的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測站，需要吸取方方面面的經(jīng)驗(yàn)，既要借鑒成功的經(jīng)驗(yàn)，也要吸取失敗的教訓(xùn)。國內(nèi)運(yùn)行穩(wěn)定發(fā)揮效能的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測站大多數(shù)都是集成商通過多次的建站，逐步摸索改進(jìn)才完善的。因此，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測站的建設(shè)一定要多考察學(xué)習(xí)，選擇建設(shè)經(jīng)驗(yàn)豐富的集成商，才可能成功。

[1]水和廢水監(jiān)測方法[M].4版.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002，12.

[2]環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測質(zhì)量保證手冊[M].2版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1994，8.