廢水自動采樣器存在偏差原因分析及解決方法

宋立新

(江陰市環(huán)境監(jiān)測站，江蘇 江陰 214431)

廢水自動采樣器存在偏差原因分析及解決方法

宋立新

(江陰市環(huán)境監(jiān)測站，江蘇 江陰 214431)

簡述了廢水自動采樣器應(yīng)用現(xiàn)狀。根據(jù)廢水自動采樣器性能指標要求，分析了自動采樣器在驗收和使用過程中應(yīng)當重視的幾個因素。并通過系列的比對、調(diào)查，對機器采樣和手工采樣可能引起監(jiān)測結(jié)果有所偏差的幾個方面進行了探討，提出了解決這些偏差的一些方法和建議。

污染物；偏差；廢水自動采樣器

隨著科學技術(shù)飛速發(fā)展，現(xiàn)代化信息自動化環(huán)境監(jiān)測技術(shù)也逐步趨于完備[1]。為滿足環(huán)境監(jiān)測采樣的及時性和監(jiān)測的準確性要求[2]，江陰市環(huán)境監(jiān)測站在全市38家污水處理廠及14家重點污染源廢水排放口安裝了水污染源自動采樣器，用于排污企業(yè)日常監(jiān)督監(jiān)測、與在線監(jiān)測儀比對監(jiān)測等工作。尤其對在線監(jiān)測儀數(shù)據(jù)的有效性審核中，自動采樣器發(fā)揮了重要作用，但在驗收和使用過程中發(fā)現(xiàn)廢水采樣器數(shù)據(jù)存在偏差的問題?，F(xiàn)通過系列的比對、調(diào)查，針對自動采樣器可能引起數(shù)據(jù)偏差的一些因素，提出解決方法和建議。

1 廢水自動采樣器應(yīng)用現(xiàn)狀

國家環(huán)保部于2007年頒布《水質(zhì)自動采樣器技術(shù)要求與檢測方法》(HJ/T 372—2007)[3]，對自動采樣器的技術(shù)性能要求和性能檢驗、選型使用及日常校核等情況作了詳盡的規(guī)定,于2009年頒布《水質(zhì) 采樣技術(shù)指導》(HJ 494—2009)，對自動采樣設(shè)備的性能及要求進行了詳細闡述，目前廢水自動采樣器主要應(yīng)用于：

(1) 代替手工采樣，不僅節(jié)約了人力和時間，還避免了手工采樣時間受限、易受人為因素干擾等局限；

(2) 用于在線監(jiān)測儀比對監(jiān)測，提高了人力資源的利用率[4]，而且能做到與在線監(jiān)測儀監(jiān)測時間完全吻合，使比對結(jié)果更加真實可信；

(3) 用于輔助在線監(jiān)測儀對排污企業(yè)進行監(jiān)管取證，有效避免了以往人工采樣的不及時和企業(yè)采用不法手段人為干擾水樣真實性或?qū)υ诰€監(jiān)測數(shù)據(jù)弄虛作假等弊端。

2 水質(zhì)自動采樣器性能指標分析

水質(zhì)自動采樣器性能指標見表1。

2.1 采樣成功率

通過一段時間的運行，水質(zhì)自動采樣器平臺穩(wěn)定性較好。同時，該設(shè)備具有狀態(tài)提醒功能，可以及時判斷儀器所處狀態(tài)。在運行過程中發(fā)現(xiàn)，儀器設(shè)備的供電、數(shù)據(jù)傳輸、操作平臺等運行維護方面的問題，是影響采樣器采樣成功率的主要因素。

表1 水質(zhì)自動采樣器性能指標

2.2 采樣量誤差

由于使用等比例采樣或者混合采樣時，采樣量誤差可能會導致監(jiān)測數(shù)據(jù)的誤差[5]。尤其是對于排水水質(zhì)不穩(wěn)定的企業(yè)，不同時間點采集到的水量不一致，就失去了等比例采樣或者混合采樣的意義。

2.3 采樣位置誤差

采樣位置誤差是指手工監(jiān)測與在線監(jiān)測儀器進行比對監(jiān)測的過程中，利用自動采樣器采集水樣，由于在線監(jiān)測儀器和自動采樣器采集水樣時其位置在同一排污口有所不同，或者同一位置的采樣高度不同，導致所采水樣可能存在一定誤差。

2.4 管路系統(tǒng)污染導致的偏差

2.4.1 采樣頭污染

廢水采樣器采樣頭長時間浸泡在廢水中，容易使采樣頭結(jié)垢或產(chǎn)生青苔，從而導致所采廢水與實際水樣存在一定的偏差。

2.4.2 管路污染

管路可分為外部管路和內(nèi)部管路。外部管路是從采樣頭一直連到采樣器的那部分管路。這部分管路尤其是靠近采樣頭的一端，同樣是浸泡在廢水中的，時間長了，管路積附污染嚴重，清洗困難[6]，管路內(nèi)外結(jié)垢或者產(chǎn)生青苔，會對所采廢水存在一定的影響。內(nèi)部管路是指機器內(nèi)部的管路及采樣器的存水箱。由于是用來采集廢水，甚至是原水，長期使用可能會帶來一定影響。

2.5 樣品保存導致偏差

雖然采樣器內(nèi)部具備冷藏功能，基本上是當天采樣當天送實驗室分析。然而，由于采樣器采完樣品以后在等待收樣人員到達之前一段時間是未蓋瓶蓋的，而手工采樣在采完樣之后則會立刻蓋上瓶蓋，對于部分揮發(fā)性的指標理論上會有一定偏差。

3 偏差的解決與改進

3.1 采樣成功率

就采樣系統(tǒng)而言，妥善的維護是保障采樣成功率的根本手段。2015年起，與儀器公司簽訂委托運行維護協(xié)議，運維單位派專人蹲點定期維護、及時維修，確保了儀器采樣成功率。

3.2 采樣量誤差

在儀器驗收過程中對設(shè)備的采樣量進行了誤差檢驗。同時，在運維合同中也明確采樣量定期校準的維護。另外，在日常使用中如果需要采集混合水樣，在各時間點一次性采滿500 mL，然后各時間點水樣按照同樣的量進行混合，避免了采樣量誤差帶來的數(shù)據(jù)誤差。

3.3 采樣位置誤差

為避免比對監(jiān)測過程中采樣位置的不同帶來的誤差，將自動采樣器的取水管路與在線監(jiān)測儀的采樣管路設(shè)置在一起，并且保持同一高度，避免了采樣位置不同引起的誤差。

3.4 管路系統(tǒng)污染導致偏差

雖然采樣儀器配備連接自來水清洗功能，并且系統(tǒng)自動利用所采廢水進行2次上水后排空的方式進行管路清洗，但是僅僅靠系統(tǒng)自身對于內(nèi)部管路和采樣頭的清洗，理論上是不到位的。故對管路污染的影響進行驗證。

采樣方法：手工采樣和自動采樣均采用《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版)水和廢水采樣方法，采集瞬時水樣。

分析方法：COD采用《水質(zhì) 化學需氧量 重鉻酸鹽法》(GB/T 11914—1989)、氨氮采用《水質(zhì) 氨氮的測定 連續(xù)流動-水楊酸分光光度法》(HJ 665-2013)、總磷采用《水質(zhì) 磷酸鹽和總磷的測定 連續(xù)流動-鉬酸銨分光光度法》(HJ 670—2013)。

實驗一：自動采樣器管路近1年未做清洗或更換。操作自動采樣器采集水樣，同時進行手工采樣。將2組水樣送實驗室分析COD，結(jié)果見表2。

由于A—E企業(yè)所取水樣為COD質(zhì)量濃度在100 mg/L以內(nèi)的排放水，由表2可見，機器采樣所采樣品的COD分析結(jié)果普遍比手工采樣結(jié)果略高，相對誤差為4%～18%。

表2 COD分析結(jié)果比對 mg/L

F—J企業(yè)所取水樣COD質(zhì)量濃度在100～500 mg/L的原水或預(yù)處理出水，高濃度原水中因含有較多懸浮物，受污染或長了青苔的采樣管路時，部分懸浮物被過濾，導致機器采樣COD分析結(jié)果有可能比手工采樣結(jié)果略低，相對誤差在±5%以內(nèi)。NH3-N、TP分析結(jié)果見表3。

表3 NH3-N、TP分析結(jié)果比對 mg/L

從分析數(shù)據(jù)看，機器采樣或手工采樣對NH3-N和TP結(jié)果影響不大，其相對誤差均在±3%以內(nèi)。

實驗二：對自動采樣器內(nèi)部管路用自來水清洗，更換外部管路；用自動采樣器采集水樣，同時手工采樣。將2組水樣送實驗室，分析COD指標。分析結(jié)果幾乎一致，相對誤差在±3%以內(nèi)，見表4。

表4 COD分析結(jié)果比對 mg/L

3.5 樣品保存導致偏差

一般設(shè)置采樣后基本都是當天將所采樣品取回，故以下試驗?zāi)M了低溫保存12 h后，所采樣品的NH3-N結(jié)果變化。

實驗三：同時以機器和手工采樣方式進行NH3-N樣品采集，將手工采集的樣品及時蓋上瓶蓋放置，而機器采集的樣品不加蓋存放于采樣器內(nèi)12 h。同時送實驗室分析NH3-N項目，結(jié)果見圖1。

從分析數(shù)據(jù)看，所采水樣不及時取出，在采樣器內(nèi)長時間存放，NH3-N機器采樣結(jié)果基本比手工采樣結(jié)果略低，相對誤差在5%左右。

圖1 NH3-N分析結(jié)果比對

4 結(jié)論與建議

(1) 以上分析的采樣成功率指標、采樣量誤差、采樣位置誤差、管路系統(tǒng)污染導致偏差、樣品保存導致偏差等因素，或多或少都會對廢水采樣器的功能或者采樣準確性存在一定的影響；

(2) 盡量不要通過廢水自動采樣器直接采集等比例水樣，可采取在各時間點分別采樣后進行同比例手工混合的方式進行采集；

(3) 自動采樣器采樣頭位置盡量設(shè)置在沒有回流的平直管道，盡量與在線監(jiān)測儀的采樣位置一致，避免比對結(jié)果有所偏差；

(4) 在正常情況下，管路及采樣頭的污染，將會影響COD的監(jiān)測結(jié)果。對于懸浮物較少且濃度較低的廢水，機器采樣較手工采樣COD檢測結(jié)果略高，相對誤差為4%～18%；對于懸浮物較多且濃度較高的廢水，機器采樣較手工采樣COD檢測結(jié)果略低，相對誤差±5%；

(5) 在正常情況下，管路及采樣頭的污染，對NH3-N和TP的監(jiān)測結(jié)果影響不大；

(6) 樣品留于采樣器內(nèi)開蓋保存較長時間容易引起NH3-N結(jié)果的偏低，因此采樣完成后盡量不要讓樣品在采樣器內(nèi)存放過長時間；

(7) 妥善的維護保養(yǎng)是保障采樣成功率的根本手段，也是保證采樣準確性的重要手段。因此，專業(yè)的維護保養(yǎng)、細致的管路清洗以及嚴格的考核標準能在一定程度上降低機器采樣和手工采樣之間的偏差[7-8]。

[1] 王勇.基層環(huán)境監(jiān)測技術(shù)存在的問題及對策[J/OL].城市建設(shè)理論研究(電子版)，2015(20). http：//www.doc88.com/p-9079716916188.html.

[2] 張建軍，殷偉慶，董錚.新型現(xiàn)場自動監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用[J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2015，7(1)：26-28，48.

[3] 國家環(huán)境保護總局.水質(zhì)自動采樣器技術(shù)要求與檢測方法：HJ/T 372—2007[S].北京：中國環(huán)境科學出版社，2008.

[4] 徐亮，鐘聲，曹軍，等.新形勢下江蘇省地表水自動監(jiān)測站運行管理模式對策建議[J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2015，7(5)：61-64.

[5] 于月平.交流采樣量測量誤差來源及解決方法[J].電力自動化設(shè)備，2008，28(11)：118-121.

[6] 王建國.COD水質(zhì)在線監(jiān)測儀運行管理問題與對策[J].中國資源綜合利用，2011，29(2)：42-44.

[7] 劉京.國家地表水水質(zhì)自動監(jiān)測網(wǎng)建設(shè)與運行管理的探索與思考[J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2014，6(1)：10-13.

[8] 史箴，段慧，張丹. 環(huán)境水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)質(zhì)量控制指標框架[J].四川環(huán)境，2013(1)：35-38.

欄目編輯 胡偉 周立平

Cause Analysis and Solution Exploration of Deviation of Waste Water Automatic Sampler

SONG Li-xin

(JiangyinEnvironmentalMonitoringStation，Jiangyin，Jiangsu214431，China)

This paper briefly introduces the current application status of waste water automatic sampler. Based on the criteria of performance parameters，some factors were analyzed during the acceptance tests and operation of the waste water automatic sampler.By comparing the differences between automatic and manual sampling，which might cause deviation of monitoring results， relevant solutions and suggestions were put forward.

Contaminants；Deviation；Automatic waste water sampler

2016-06-28；

2016-08-03

宋立新(1979—)，男，工程師，本科，從事現(xiàn)場監(jiān)測、室內(nèi)分析、自動監(jiān)測工作。

X853

B

1674-6732(2016)06-0043-03