廢水水質自動監測系統的應用研究

余 瑩

(浙江省衢州市環境監測中心站 浙江衢州 324000)

廢水水質自動監測系統的應用研究

余 瑩

(浙江省衢州市環境監測中心站 浙江衢州 324000)

就廢水水質監測而言，由于我國對于自動監測系統研發較晚，大部分儀器需仰賴國外進口，且?沒有長期規劃與研發，使自動監測技術進展非常不順利。在這種背景下，本文首先探討了廢水監測現狀與發展，進而分析了廢水水質自動監測系統的技術構成與應用，最后介紹了光譜在水質監測的應用，并進行了總結。

廢水；水質；自動監測系統；應用

1 廢水監測現狀與發展

目前一般工業區污水處理廠僅在進、出流口與各處理單元中，除了水量、pH、導電度計以及曝氣單元才有的溶氧值監測以外，其它的水質信息，如放流水標準中的項目——化學需氧量及懸浮固體物等，則是需要每天及定期以人工采樣后再送至水質檢驗室分析，不僅耗費人力、物力及時間，也無法立即針對系統狀況做出即時反應，且所能即時掌握的系統運作信息相當有限。以我國某地區污水廠為例，目前均以人工方式每日采樣監測一次廠內單元水質項目，以作為廢水操控的依據，但無法即時掌握水質變化及單元處理效能，進而采取有效因應措施。

現今雖有商品化的水質自動監測設備，但大部分均因價格高昂且常對待測物有專一性，故較少使用于現場水質監測分析。但以現行的技術來說，光學分析具有量測快速、污染較少的優點，適合用來發展即時監測技術，并借助其特性，可建立廢水水質自動監測系統，應用于廢水COD及SS連續監測中，提供即時水質信息供廢水操作控制判斷。由于國內缺乏監測相關技術，無法自行制造與研發各種精密儀器，只好利用買進儀器設備時，順便轉移技術，再按照實際需要的項目，建立屬于自己的監測系統。

2 廢水水質自動監測系統的技術構成與應用

2.1 概述

一般自動監測系統主要由監測站或監測中心、監測設備及數據傳輸系統所構成。一套完整的水質自動監測系統能連續、及時、準確地監測廢水水質及其變化狀況；控制中心可利用傳輸系統隨時取得各監測站即時監測數據，并輔以電腦作水質數據記錄、統計分析、儲存及歷史資查詢，另可打印輸出日、周、月、季、年相關統計數據的各種監測、統計報告及圖表，并可輸入控制中心資?庫或上網進行遠端監控。目前國內生產或代的自動監測設備主要的水質監測項目為pH值、水溫、SS、COD、NH3-N、TOC等水質項目，也是目前國內裝有水質自動監測設備中較多的項目。受限于監測的技術及成本等問題，現有的線上即時水質自動監測通常無法作到全面的監測，一般廢水處理系統均以pH、DO、ORP、MLSS、污泥濃度計、COD及SS等項目作為監測與控制的依據。

2.2 廢水水質COD及SS監測技術

一般市售常用于污水處理廠廢水水質監測的設備包含pH、導電度計、ORP、濁度計、溶氧計、懸浮固體（S.S.）濃度計及化學需氧（COD）監測儀等，現場因所監測目的及功能的不同而設置不同的水質監測設備，其中以懸浮固體濃度計及化學需氧監測器，因初設費與維護費用過高，故大部分污水處理廠均無設置設備，僅少數新設污水處理廠購買于監測放水為主。一是化學需氧（COD）監測技術。目前常見用于廢水COD自動監測儀器包含重鉻酸鉀氧化法、高錳酸鉀氧化法、臭氧氧化法、高溫燃燒法、光譜掃描吸收法（Uv-Vis）及紫外線法等，其現場設置方式按照實際水質監測需求而有所不同。二是懸浮固體物（SS）監測技術。一般設置于污水處理廠監測SS的儀器常見的監測方法為折射光監測法，而以光譜掃描吸收法（UV-Vis）監測SS的儀器為近期市面上開始販售使用，因初設費較貴，一般污水廠較難接受，故普及率不高。

3 光譜在水質監測的應用

在工業廢水COD監測部分，一些學者使用紫外光分光光度計對工業廢水進行定及定性分析，其結果顯示當COD濃度在0～150mg/l下，分光光度計所得的結果與標準方法所得的濃度其R值可達0.91；另外發現硝酸鹽（NO3-）濃度在0～50mg/l下，對波長190 nm～240 nm進行回歸，R值可達0.99，然而如廢水中的硝酸鹽濃度過高，則硝酸鹽將在280 nm～320 nm有較大的吸收值。還有研究以紫外光、可見光及近紅外光推估各種不同造紙廠廢水的COD與SS，發現光譜的吸收值與水質有明顯的關系存在，并且如使用二元以上的回歸方程，其結果較簡單線性回歸效果?佳。此外，遙測應用于水質監視上是可行的，還有待進一步的研究。一些外國學者利用UV成分分析與聚類分析來解析煉油廠的廢水特性，并利用兩種統計方式解析190～310nm波長的光譜頻譜資，結果顯示主成分分析較適合于市污水特性的監測，而據累分析較適合于煉油廠廢水處理的監測。

針對COD的監測而言，其監測值受到廢水SS的影響，在監測水中的COD值時，通常會發現除了檢測一般常用的254 nm及260 nm波段的吸收值外，如果額外監測波段380 nm的吸收值時，可有效去除水中懸浮微的干擾。

4 結語

廢水水質自動監測系統在實際操控不僅可連續監測廢水COD及SS的即時信息，還可提供加藥調整操作及有效控制處理水質穩定性，另通過水質異常警報功能做緊急應變處理，減少操作不適的影響及風險，并達成以自動監測系統做為處理操控的目的，提升處理成效、系統穩定度及低成本。在實踐應用中，還應注重如下兩個方面：一是在污水廠其他單元進行廢水量測時，應制定操作策略并建置污水處理廠操作自動控制系統，以做為污水處理廠操作自動化的基礎，提高處理成效；二是針對工業區內工廠排放水特性進行光譜特性的建置，在工廠排放水及廢水匯流井設置水質自動監測系統進行連續監測，可做為廠商污染收集處理收費的標準。除此之外，自動化監測系統的應用，還可以建立警報系統于水質異常時提早應變處理，以減少污水處理廠管末處理的異常負荷影響污水廠操作效能，并可即追查污染源頭，以達污染源頭管制的目標。

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