印染廢水在線監測技術發展及展望

府秋琴

（江蘇省蘇州市吳中區環境監測站，江蘇 蘇 州215128）

1 引言

隨著我國經濟的不斷發展，城市化和工業化步伐的加快，國民經濟水平和國際地位得到了大幅度的提高，但是與此同時也帶來了一系列的水污染問題，其中難降解的工業廢水處理是常見的難題之一。印染污水作為工業廢水的重要組成部分，具有成分復雜、色度深、COD高且難以生物降解等特點［1，2］。隨著印染工藝的不斷發展，新型染料和助劑等難以被生物降解的有機物進入印染廢水中，增加了印染廢水的處理難度，其COD濃度也由原來的每斤數百毫克上升到2 000～3 000 mg／L，這些高濃度的印染廢水一旦進入環境，會對環境造成嚴重污染。印染行業的日益發展壯大，難生化降解的高濃度工業廢水也隨之日益增多。現在，印染行業已成為我國排放量大、用水量大、廢水處理較難的工業部門之一。為了實現環保技術的優質化和高效化，減少印染企業的偷排漏排等違法現象，對印染行業排放的廢水實行連續、高效、特定的環境監測便成為必然的選擇。

2 環境監測現狀

2.1 環境監測工作發展歷程

環境監測就是利用各種技術和方法對排放到環境中的污染物加以檢測和分析，探究其對周圍環境的影響，對環境質量做出客觀、準確的分析和判斷，同時對該地區未來的環境變化情況做出初步的預測。具體的監測方法包括：實踐調查、樣本獲取、數據分析、信息處理以及集中評價等。環境監測的發展大致經歷了以下3個階段［3，4］。

2.1.1 被動監測階段

環境污染自古就有，但環境作為一門學科是在20世紀50年代才開始發展起來。由于此時的環境污染物濃度通常處于微量級別（mg／kg、μg／kg）甚至更低，并且其基體復雜，流動性、變異性大，又涉及到空間分布及變化等，所以對分析的靈敏性、準確性等提出了更高的要求。因此環境分析在某種意義上促進了分析化學的發展，這段時期稱之為被動監測階段。

2.1.2 主動監測階段

20世紀70年代，隨著科學的發展，人們開始認識到影響環境質量的因素不僅是化學因素，還有物理方面的因素。因而，在時間和空間上開始對特定區域范圍內環境質量進行測定，以了解、評價和預測人類活動對生態系統的影響。同時，監測范圍也從單一的點污染的監測發展到以面污染以及區域性為基礎的立體監測，這一階段稱為主動監測階段。

2.1.3 在線監測階段

監測手段和監測范圍的擴大，雖然能夠說明區域性的環境質量，但由于受采樣手段、采樣頻率、采樣數量、分析速度等因素限制，仍不能及時地監視環境質量變化，預測變化趨勢，更不能根據監測結果發布應急措施的指令。20世紀70年代初，一些發達國家陸續建立了在線監測系統，并且使用了遙測和遙感等現代高科技手段，監測儀器用計算機遙控，監測過程中的數據用有線或者無線傳輸的方式實時傳回監測中心控制室，經計算機處理，自動生成相應的表格，化成污染態勢以及濃度分布圖，可以在相當短的時間內觀察到測量介質中污染物的變化以及預測未來環境變化趨勢。當污染程度接近或超過環境標準時，可發布指令控制，并采取相應的保護措施，這一階段稱為在線監測階段。

2.2 我國環境監測發展狀況

我國目前已經建立了2 223個環境監測站，大概36萬人在崗工作，占整個環保系統總人數的4%，高級技術人員有2 350人，中級技術人員有8 400人，另外，其他行業還有1萬人參與環境監測事業，其中環境監測機構有2 634個，在崗人員約21萬人［5］。這些數據表明，通過近幾十年的發展，我國環境監測事業發展迅速，已經取得了較大的進步。

3 在線監測系統

3.1 在線監測系統組成

水質自動監測系統是在20世紀70年代發展起來的，在國外已有相當規模的應用，并被納入網絡化的“自然災害防御體系”和“環境評價體系”。在我國則起步較晚，作為連續性監測工具的水質在線監測儀器則承擔著提供準確的監測數據和監測報告的責任，在印染廢水的環境監測工作中發揮著越來越重要的作用。

在線監測系統是以在線分析儀器為核心，運用自動測量技術、電子計算機技術、現代傳感器技術、自動控制技術以及相關專用分析軟件和通訊網絡組成一個綜合性的在線監測數據系統。其中，現場監測設備包括對印染廢水治理動力設備運行的監控，即對印染廢水處理動力設施運行狀況的監控，根據廢水治理設施運作的情況好壞，判斷污染排放的合理性。通過對印染廢水的COD、pH值、染料濃度等污染因子的監測，統計各項污染因子的濃度或總量，判定的排放是否達標，是否會污染生態環境和危害公眾健康。另外，加入了進水流量的監控統計，通過進水量和排放量的對比，判斷其工藝處理是否合理，是否存在作弊行為。

3.2 在線監測技術在印染廢水中的應用及特點

3.2.1 COD在線監測技術

印染廢水的COD值是判斷其是否達到處理要求的重要的指標之一，目前市場上應用比較多的COD在線監測技術主要有3類［6］：重鉻酸鉀消解——氧化還原滴定法；重鉻酸鉀消解——光度測量法；UV 轉換COD法。

（1）重鉻酸鉀消解——氧化還原滴定法。此類COD在線監測技術的工作原理：在所取水樣中加入一定的重鉻酸鉀和硫酸銀，然后在強酸條件下，部分重鉻酸鉀被還原，然后用硫酸亞鐵銨反滴定剩余的重鉻酸鉀，根據重鉻酸鉀的消耗量，計算水樣的COD值。優點：儀器工作原理與國標法更加的接近，測量精度好，重復率高，具有較高的代表性。缺點：測量過程中會造成二次污染，重鉻酸鉀的毒性較大，而且在監測過程中水樣需要消解，耗時較長，設備的維護工作量較大。

（2）重鉻酸鉀消解——光度測量法。該類監測技術的工作原理：在所取水樣、硫酸銀、重鉻酸鉀和濃硫酸的混合液在消解池中加熱到一定的溫度，此時＋6價鉻離子被還原成＋3價，從而使水樣的顏色發生改變，顏色的變化程度和水樣的COD值成比例，然后通過儀器中的COD標準曲線比色換算得到水樣的COD值。優點：測量是基于國標法的改進，測量的周期短，可以批量測量，操作簡單，氧化效率高，適合在線測量。缺點：對測量的潔凈度要求較高，測量過程中會造成二次污染，重鉻酸鉀的毒性較大。

（3）UV與COD轉換法。此類方法的工作原理較為簡單，主要是印染廢水中的有機物在波長為254 nm紫外區內，其COD值與吸光度成一定的相關關系，所以可以把254 nm處的吸光度作為一個有代表性的獨立參數（光吸收系數SAC），用來評價水體的污染程度。優點：儀器結構相對簡單，成本低，不要其他的化學助劑，對環境的污染小，測量周期短，可以實時監測。缺點：儀器的核心組件容易被污染，因此對測量的水質要求較高，而且需要大量的人工試驗來校正轉換系數，準確度交叉較差，只能作為特定污染源的監測。

3.2.2 染料濃度在線監測技術

在印染廢水處理過程中，最為重要和直觀的就是染料廢水的表觀顏色，不同的顏色決定了不同的水質，顏色越深，廢水的染料的濃度也越高，因此染料濃度也是印染廢水重點監測的對象之一。在染色過程中，對染料濃度進行測定的方法主要有熒光分析法、分光光度法、色譜分析法［7］。

（1）熒光分析法。該方法只能對被紫外光照射后發出熒光的染料進行分析，一般采用標準工作曲線法測定所取樣品種熒光物質的濃度。即將標準物質與試樣經過相同的處理后，配成標準溶液，測定這些溶液被紫外照射后的熒光強度，以熒光強度和標準溶液濃度作圖繪制工作曲線，然后測定所取試樣的熒光強度，對照工作曲線計算求出所取試樣中染料的濃度。

（2）分光光度法。最常用的染液濃度測試方法是分光光度法，利用分光光度計測定染液的吸光度A，然后依據朗伯－比爾（Lambert－Beer）定律計算染液濃度：

式中：b為染液液層厚度；c為染料物質濃度；ε為摩爾吸光系數。其中，ε與被測物質性質及外界環境等有關。對于多組分染料溶液，則需要借助于合適的測試方法求出各染料的濃度。該方法主要的特點是測量迅速，實時性較強，設備構造比較簡單，對人員技術要求不高，但對多組分染料濃度測量結果偏低。

（3）色譜分析法。色譜分析法將分離與檢測集于一體，是重要的化學分析手段之一。它的工作原理是利用不同物質在兩相中具有不同的分配系數，當兩相作相對運動時，試樣中的染料組分在這兩相中反復多次分配，從而使試樣中的各染料組分得以分離，通過紫外檢測器測定其濃度。此方法的特點是：適合多組分染液的分析，但是設備通常較復雜，對檢測人員的技術要求高，檢測時間一般較長，實時性比較差。

4 在線監測系統存在的問題及建議

4.1 目前在線監測存在的問題

4.1.1 對在線監測不夠重視，經費投入不足

我國目前的環境監測工作還處于末端治理階段，一般而言，都是哪里有污染事件就到哪里取樣檢測［8］。所以我國的環境監測一直處于被動污染監測階段，沒有能夠切實做到實時在線監測。很多環保機構及主管環保工作的領導對在線監測在環境環境預防中的重要性地位也認識不足，致使監測系統在實施環境技術監督過程中缺乏依據，也影響了對在線監測系統的經費投入。

4.1.2 監測站建設不完善

就污染源監測項目的建設而言，監測站的建設與排污企業互相不協調，缺少了對污染源的監測，例如環境設備的投入力度、環保設施是否符合要求，人員配備是否齊全等等。同時，對于紡織印染行業的染整工藝這方面缺乏規范的管理。究其原因，一方面是政府環保部門的管理執法力度不夠，另外一方面則是污染排放企業的抵觸。

4.1.3 排污企業對污染源在線監測工作認識不足

由于一些企業對污染源在線監測這項工作的認識不足，特別是對環境污染認識不足，因此，企業不愿安裝的問題非常突出，這種思想加大了在線監測工作的難度。有的排污企業裝了不用，有的用上了也不使用、不檢修、不維護，不僅造成大量在線監測儀器形同虛設，更導致大量資金的流失，浪費設備資源。

4.2 加強在線監測的建議

4.2.1 注重污染源在線監測工作，完善監測內容

作為地區環保部門，應該注重污染源在線監測工作的長遠性和艱巨性，根據環保部有關文件精神，建立污染源在線監測體系的長遠規劃與目標，增加環保資金投入，逐步推進和完善監測子站的建設工作。同時，加強與企業溝通、協作，讓企業也參與到完善在線監測這一大的體系中來。

4.2.2 加強企業的環境保護意識的引導和宣傳

實行在線監測最根本目的是通過在線監管促進企業全面推行清潔生產，從源頭上削減污染，杜絕偷排漏排的違法亂象。要使企業不能只關心眼前利益，而從長遠的環境保護角度，以切實行動做好自然環境保護工作。并對不正常使用、甚至人為破壞在線監測系統的行為，應依法進行處罰。同時，對積極配合推行在線監測系統的企業，政府財政應當在建設和運行經費上給予相應的獎勵。

4.2.3 積極推進第3方企業運營模式

隨著我國市場化運營的逐步規范，按照環保技術的要求，由取得國家環保部頒發的環境污染治理設施運營資質證書資質企業維持排污企業環保設施的運營，是今后發展的主要方向。如果能出臺相應措施使第3方企業與排污企業和環境監管部門不存在直接的利害關系，第3方企業直接對在線監測設備的運營負責，就能保證在線監測數據的準備性與可靠性，而且隨著國家一系列的監測規范標準的出臺，對在線監測系統的統一運營管理將會是很好的完善。

5 未來環境監測的展望

印染廢水自動監測具有一次性投入費用昂貴，運行維護費用高，監測參數和監測代表性有限的特點，因而只適用于一些特定污染因子的監測，難以適用各種環境以及滿足各種層面的監測要求。新方法的創新以及新設備的研制和開發，將國外成熟的技術與設備消化吸收并將其國產化，便可以在技術層面上改善目前的窘境。另外，從原理上取得突破的水質自動監測分析技術的研究，建立更加可靠有效的網絡技術和軟件平臺，開發研究新型的儀器設備以及系統的質量保證是未來印染廢水在線監測的發展方向。

［1］王 子，馬魯銘.催化鐵還原技術在工業廢水處理中的應用進展［J］.中國給水排水，2009（6）：9～13.

［2］藍連賀.內電解法處理印染廢水的效果研究與分析［J］.工業水處理，2004（7）：24～27.

［3］羅劍鋒.環境監測與環境監測技術的發展［J］.環境與發展，2014（3）：183～184.

［4］奚旦立.環境監測［M］.北京：高等教育出版社，2004.

［5］劉光輝.關于我國環境監測現狀分析及展望［J］.資源節約與環保，2014（1）：78～97.

［6］張江龍.COD（Cr）在線監測儀在印染廢水污染源監控中的應用［J］.現代科學儀器，2008（6）：63～66.

［7］蔣裕平.印染廢水處理系統在線監測改進方法探討［J］.制造業自動化，2011（4）：156～158.

［8］潘永江，榮少鵬，孫亞兵.我國環境監測現狀及其發展對策研究［J］.廣州化工，2013（5）：158～160.