水質自動監測站的建設經驗

許 佳

新疆額爾齊斯河流域開發工程建設管理局，新疆 烏魯木齊 830000

水質自動監測系統是一個多專業跨學科的系統，關聯到自動控制、儀器分析、管路壓力、化學實驗等多方面的知識，這就要求從系統的設計開始就要進行全方位的考慮。考慮不周全就會影響今后系統的正常運行，部分遺留問題可以通過后期小范圍的改造來彌補，但有些先天性的缺陷，想改進幾乎是不可能的。目前國內的水質監測站很大比例不能正常運行，大多數都是由于設計上的缺陷造成的。因此設計者們要熟悉相關的各個學科，借鑒大量的成功和失敗經驗，取百家之長，避千家之短，才能設計出一個相對比較成功的系統。

1 參數儀器選型

只有明確了監測水質的目的，才能明確所需監測的參數，需要選擇的儀器類型。在線監測水質的主要目的分為：水處理工藝過程（市政、工業污水處理等）的監控、污染源達標排放的監測和各種地表水水質的監測預警。

由于監測水體的不同，建設職能不同，水質自動監測系統在選配儀器，建造方式，建設規模上都有所不同，監測的參數和重點也不同。從目前建設的現狀來看，在線監測儀器大多數都選擇：常規五參數（溫度，pH值，溶解氧，濁度，電導率）；有機污染參數（COD、TOC、BOD等）；氮污染參數（氨氮，硝氮，總氮等）；磷污染參數（正磷，總磷等）。飲用水源地，還應追加諸如生物毒性以及大腸桿菌等指標。

儀器選型應該注意以下幾個方面的問題：一是以供水水源地和污染控制區為主要的監測對象的水質自動監測單元應該具有自己的特點。應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品，不能受標準方法的限制，儀器的測量原理適當可靠，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 站房設計

由于水質站房的功能的特殊性，在設計的時候需注意以下要點：

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

2）站房和采水設施應建設永久性建筑，并做好防雷防洪措施，這樣才能為監測系統提供穩固堅實的基礎；

3）站房組成應包括監測室、輔助實驗室和儲物室等。站房監測室應不小于30m2，便于監測儀器的擺放和后期監測功能的擴展；輔助實驗室不小于20m2，為監測儀器的比對試驗，試劑存放處理等工作提供環境；儲物室主要用于儲存備品備件等；

4）站房內應有空調和冬季采暖設備，空調應具有來電自動復位功能，室內溫度應保持在18℃～28℃，濕度在60%以內，為監測系統提供一個良好的工作環境；

5）監測室應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，墻面應做防水處理，墻下地面應設有排水溝和地漏，便于使室內積水排出。

3 監測室的布局

隨著時間的推移，水質自動監測站的布局主要經歷了3個階段：

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

第二階段：機柜式。將整個系統裝在統一的標準化機柜內，美觀大方，方便前后打開維護。存在的缺點是：1）機柜的空間限制了水管路的鋪設，勢必造成水管路曲折多彎和交叉翻越現象，影響水路的壓力、造成水路不暢、留有殘水現象；2）部分設備存在側面維護的現象，機柜內基本上無法側面下手操作。

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

目前機架式的布局是最為合理的布局，建議推廣使用。

4 輔助實驗室的建設

1）由于水質自動監測站配備實驗室儀器，因此建議實驗輔助間內應有實驗工作臺，臺上可以放置實驗室比對儀器，臺下有工作柜，便于放置試劑，工作臺上方應配備幾個五孔電源插座（220V）；

2）輔助實驗室內應備有上下水、洗手池等；

3）如果條件允許，最好在輔助試驗室配備冰箱、天平、分光光度計等設備。

5 采水的設計

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

2）取水點附近平均水深應當大于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取中層水樣，取水點水流穩定平緩、水中水草較少；

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

4）取水管路建議采用雙管路主備用，北方寒冷地區取水管路應安裝保溫層，謹防天冷凍裂，管路上在低點安裝排水閥，停站時可將管路中的殘水排出。

6 配水的設計

1）系統應采用“管路串聯、儀器并聯”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，任何儀器出現故障都不會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）根據常規五參數對水樣的要求，五參數儀器供水應不經過任何處理，直接進入儀器；

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

7 清洗的設計

管路長期運行會積有泥沙，或滋生藻類，影響水樣的真實性，嚴重時還會發生堵塞現象，因此必須設計安裝清洗裝置。

1）生物清洗。臭氧是最強的氧化型殺生劑，是公認的高效無污染殺生劑，可有效殺滅病毒及細菌，且不存在二次污染等優點。通過臭氧發生器的清洗水會變為具有滅藻殺菌能力的清洗水，這樣的清洗水在被送至整個系統管道和設備時會抑制藻類和菌類物質在管道和設備上生長；

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

3）清水清洗：所需清水可以是自來水、井水和經過除砂處理后的河水。當系統停止時可以自動用清水清洗所有管路和設備內部需要清洗的管路，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現場水樣情況決定，但需要注意的是，無論采用何種模式，下次監測流程啟動時必須將管路和設備中的殘水完全置換后再監測水樣，否則清洗水會影響水樣的測值的真實性。

8 自動控制及軟件

目前國內自動控制系統從設備到軟件都非常成熟，大多數集成商都能夠獨立開發，因此建設方可以根據自己實際情況提出需求，開發具有自己特色的控制系統。

9 結論

總之，本文總結的建設經驗有限，要建設一個成功的水質自動監測站，需要吸取方方面面的經驗，既要借鑒成功的經驗，也要吸取失敗的教訓。國內運行穩定發揮效能的水質自動監測站大多數都是集成商通過多次的建站，逐步摸索改進才完善的。因此，水質自動監測站的建設一定要多考察學習，選擇建設經驗豐富的集成商，才可能成功。

[1]水和廢水監測方法[M].4版.北京：中國環境科學出版社，2002，12.

[2]環境水質監測質量保證手冊[M].2版.北京：化學工業出版社，1994，8.