污水水質自動監測監控技術

張國君

（山西焦煤集團西山煤電 杜兒坪礦，山西 太原030022）

1 項目背景

杜兒坪煤礦井下生產使用的是污水廠處理過的污水，是礦井復用回收水。以前沒有發生過意外事故。但在2014年11月1日發生了一起由劣質污水直接供到井下各生產隊組的嚴重事故，給全礦井下生產設備特別是冷卻系統、除塵系統、液壓系統帶來了極大的危害和損失，導致了各隊組停產處理，嚴重影響了生產工作，以及后續的隱患還在顯現。事后，礦組織相關單位人員到污水廠進行了事故追查。事故發生原因是污水廠的進廠水質比平常污染嚴重，（有單位私自把煤泥水排到了污水池中），而污水廠工作人員未采取任何措施，加大對污水的凈化力度，也沒有及時上報相關部門，導致不合格污水進入井下設備中。同時調查發現污水從進廠到進入高山污水庫供水的環節中，無任何監測手段，只有靠人工每天一次的化驗，而全天的供應中水質發生變化沒有自動監測控制裝置。相關人員一致認為，必須實時對污水水質進行監測監控，一旦水質不達標，堅決不能供入井下，確保該類事故不再發生，并責成礦調度進行技術調研。經調研，我國目前沒有現成的污水水質監測自動報警控制系統。經與濁度儀生產廠家溝通與技術攻關，形成具體方案見圖1。

圖1 杜兒坪礦礦井水循環使用示意

2 項目技術方案

2.1 水質現場采集部分

（1）在杜兒坪礦污水加壓站泵房安裝在線濁度儀表及報警裝置，當水質發生變化超標時，濁度儀表便發出報警，同時將水泵的電源斷掉停泵。并將數據實時上傳至調度室，計算機發出報警，調度值班人員通知相關人員采取措施，查明原因。

在線濁度儀為進口型，具有自動清洗功能，免去人工維護。

進口濁度傳感器特點：

① 月檢查及清掃一次窗口即可。

②采用藍寶石玻璃實現輕松保養。采用抗磨損藍寶石玻璃，保養清潔時，不必擔心磨損窗面。

③ 外形小巧，不挑剔安裝場所。只需投放便可完成安裝。

a、0～500.0NTU；

b、分辨率：1NTU；

c、準確度：±2%；

d、電流隔離輸出：4～20mA（負載＜750Ω）；

e、輸出電流誤差：≤±1%FS，杜絕超標的污水排到高山水庫內，保證供水安全；

f、報警繼電器：AC220V、7A；接加壓泵電源控制回路；

g、RS485通訊接口；接光電轉接器；

h、電源：AC220V±22V，50Hz±1Hz；可選配DC24±2.4V，1A供電；

i、防護等級：IP65；

j、時鐘精度：±1分／月；

k、數據存儲量：1個月（1點／5分鐘）；

l、數據連續掉電保存時間：10年；

m、重量：0.8kg；

n、工作條件：環境溫度0～60℃，相對濕度＜85%；

o、傳感器安裝方式沉入式。

（2）在下水平污水加壓泵DN250mm管路上安裝電磁流量計，實時掌握往高山污水庫的供水量，以及每日的污水使用量。為日常供水及井下水的使用量提供可靠依據，為礦安全生產供水提供保障。流量計性能指標下

測量誤差：±1.0%；

聚氯脂橡膠：－20℃～80℃；

環境溫度：－25～＋45℃；

相對濕度：5%～95%；

額定壓力：4.0MPa；

流速范圍：0.3～12m／s；

電 導 率：被測流體電導率不小于5μs／cm；

輸出信號及負載電阻：0～10mADC，0～1000Ω；

輸出頻率上限：1～5000Hz設定；4～20mADC，0～500Ω具有防雷擊保護；

串行通訊：或RS485脈沖輸出上限5000CP／S；脈沖當量為0.0001～1.0m3／CP；

脈沖寬度：自動設置20ms或方波；

電極材料：含不銹電極材料：含不銹鋼（M02Ti）、鈦（Ti）、鉭（Ta）、哈氏合金（HB）、鉑（Pt）。

2.2 數據采集系統

除現場操作人員及時掌握水質標準和排水量，提供依據外，將參數傳輸到礦調度指揮中心，從加壓泵房采集的參數利用光纜傳到強力皮帶環網交換機入網。調度室加裝一臺計算機，實時顯示采集的數據情況，為礦調度指揮中心指揮生產提供了有力的依據。

SJBQ－CJ多路數據采集系統。數據采集系統，是將儀表和電腦通過電流輸出轉換成RS485通訊信號傳輸到電腦上。將儀表的測試數據在電腦內的數據采集系統軟件中直接顯示結果。該軟件再根據儀表上參數進行設定，如波特率、記錄時間、位置編排等參數，設置后點擊開始采集，數據會直接顯示在軟件的當前窗口上，此數據可以自動保存在軟件內，以表格的形式顯示，可以進行“數據查看”，在數據查看內，可以按照用戶設定的時間進行查詢以前的測量值。可以在表格內進行打印預覽和直接打印。

安裝以光盤的形式運行安裝，軟件操作系統不再累述。數據采集系統的硬件組成為：

（1）電源轉換器（220VAC轉24VDC供電給通訊轉換器）；

（2）通訊轉換器（4～20mA電流輸出轉成RS232通訊連接到通訊接頭上）；

（3）通訊接頭；

（4）數據通訊線（連接電腦端口）。

2.3 數據傳輸顯示系統

每臺儀表有4～20ma的標準信號，通過光電轉換器進入光纜進行傳輸至調度室，然后在通過光電轉換器轉換為電信號，通過通信接頭和數據線連接到電腦上，供調度人員查看相關數據。同時這臺電腦設置網絡共享，其他人員訪問這臺電腦的IP地址也可以查看相關數據。

3 結語

污水自動監測監控系統在該礦是一個嘗試性的工作，通過安裝以后相關人員通過在線監控，可以實時查看污水水質及流量的變化情況，發現問題可以及時進行聯系，從而杜絕了不合格的污水進入井下，確保了井下各系統的安全平穩運行。