污水處理廠在線檢測系統(tǒng)的運行評價

譚 盼

（陜西省西安市市政設(shè)施管理局，陜西 西安 710014）

污染物種類的多樣化和污染的嚴(yán)重化，使我國對水治理工作的日益重視，使污水處理的排放標(biāo)準(zhǔn)也日趨嚴(yán)格，同時加大了水污染治理的力度以及加快了治理的速度。伴隨科技的不斷發(fā)展，水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)在污水廠的廣泛應(yīng)用已稱為一種必然的趨勢。環(huán)保部門通過在線水質(zhì)檢測系統(tǒng)能隨時掌握污水廠的出水水質(zhì)情況，一旦出現(xiàn)水質(zhì)不達(dá)標(biāo)情況，可及時采取相關(guān)措施，有效地起到了環(huán)境監(jiān)督和環(huán)境監(jiān)控作用。這種自動化、科學(xué)化以及信息化的高效的監(jiān)管模式，為環(huán)境管理提供了技術(shù)支持。

污水廠對水質(zhì)進(jìn)行在線監(jiān)測，主要是對水質(zhì)的溫度、pH值、DO、電導(dǎo)率、氧化還原電位ORP、高錳酸鉀指數(shù)、TOC、COD、NH3-N、TN、BOD5、SS、TP，新增的擴展檢測項目有揮發(fā)性有機物、生物毒性、葉綠素α、重金屬、糞大腸菌群等進(jìn)行分析[1]。通過水質(zhì)數(shù)據(jù)采樣、分析、統(tǒng)計以及數(shù)據(jù)的傳輸?shù)榷鄠€環(huán)節(jié)，進(jìn)行在線監(jiān)測，從而得到水質(zhì)各指標(biāo)的情況。然而我國在線水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)起步比較晚，國內(nèi)生產(chǎn)廠家技術(shù)不成熟。目前，各污水處理系統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測儀表主要從國外成套引進(jìn)，由于水質(zhì)和測量方法的差異以及操作管理的不規(guī)范，自動監(jiān)測儀器檢測的數(shù)據(jù)與實驗室分析測得的數(shù)據(jù)之間存在一定的差異[2]。這直接關(guān)系到水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，也影響著污水廠對污水處理的情況以及水污染治理情況，所以應(yīng)當(dāng)重視污水在線監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。本文以西安市經(jīng)開草灘污水處理廠為例，對在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)與實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。

污水處理廠位于渭河南岸草灘八路北口，濱河大道中段，渭河護(hù)林帶內(nèi)，總占地面積約121.84畝，預(yù)計處理規(guī)模為20×104m3/d，采用改良A2O+MBR處理工藝，處理后水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)。項目于2015年10月正式開工建設(shè)，2016年6月30日成功通水調(diào)試，2016年12月1日轉(zhuǎn)入商業(yè)試運行，2018年1月1日轉(zhuǎn)入商業(yè)運行。

1 在線水質(zhì)檢測系統(tǒng)的組成

在污水處理廠污水處理廠進(jìn)、出水口分別設(shè)置了在線水質(zhì)檢測系統(tǒng)，位于水質(zhì)分析小室內(nèi)，該系統(tǒng)由水樣采集系統(tǒng)、儀器分析檢測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、管理控制系統(tǒng)組成，利用自動采集、自動檢測、自動控制、自動傳輸?shù)燃夹g(shù)對該污水處理廠進(jìn)行連續(xù)實時檢測與控制，并將所獲得的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理收集并傳輸給中控室，同時上傳至環(huán)保部門，能及時掌握污水廠運行狀態(tài)以及排放情況。

1.1 水樣采集系統(tǒng)

由水樣采樣單元、預(yù)處理單元、分配單元、自動留樣單元、壓力流量控制單元、傳輸管路等組成[3]。水樣采集單元設(shè)置在污水廠的進(jìn)出水口處，與水質(zhì)分析小室的距離不大于50 m。

1.2 儀器檢測系統(tǒng)

由水質(zhì)分析測量儀器、控制設(shè)備以及數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備構(gòu)成，是在線檢測系統(tǒng)的核心，是影響在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素，該污水廠監(jiān)測的污染指標(biāo)有CODcr、NH3-N、SS、pH 等。

1.3 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

將在線監(jiān)測儀器的數(shù)據(jù)結(jié)果自動采集，并進(jìn)行處理、記錄、顯示，然后通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心，是在線監(jiān)測儀器與監(jiān)控中心（計算機）連接的橋梁。

1.4 管理控制系統(tǒng)

位于該污水處理廠的監(jiān)控中，對在線監(jiān)測設(shè)備的進(jìn)行監(jiān)控，對整個污水廠的運行進(jìn)行監(jiān)控，同時也便于環(huán)保部門對污水廠的排放情況進(jìn)行監(jiān)控。

2 在線監(jiān)測系統(tǒng)的運行評價

參照《水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)運行與考核技術(shù)規(guī)范（試行）》（HJ/T356-2007)的技術(shù)以及性能指標(biāo)要求來對在線監(jiān)測系統(tǒng)的運行進(jìn)行評價。在進(jìn)水口（細(xì)格柵及曝氣沉砂池）與出水口（接觸消毒池）各建一個在線水質(zhì)檢測小室，對2017年11月每日的進(jìn)、出水水質(zhì)進(jìn)行在線水質(zhì)監(jiān)測與實際水樣進(jìn)行跟蹤監(jiān)測比對， 監(jiān)測項目為CODcr、NH3-N、pH。每次進(jìn)行實際比對實驗前，按照《水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)運行與考核技術(shù)規(guī)范（試行）》（HJ/T356-2007)[4]的技術(shù)要求，對在線檢測系統(tǒng)進(jìn)行重現(xiàn)性、零點漂移、量程漂移，平均無故障連續(xù)運行時間等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行測試[4]，且測試結(jié)果完全符合規(guī)范要求。測定主要儀器參數(shù)或分析方法、性能指標(biāo)要求見表1。

表1 測定儀器和方法

2.1 NH3-N濃度對比

NH3-N濃度對比情況見圖1～圖4.

圖1 進(jìn)水NH3-N濃度對比

圖2 進(jìn)水NH3-N濃度對比的相對誤差

圖3 出水NH3-N濃度對比

圖4 出水NH3-N濃度對比的相對誤差

由圖1可看出，當(dāng)來水中NH3-N濃度較高時，在線監(jiān)測系統(tǒng)與實測NH3-N濃度差別較大，且濃度變化趨勢不一；表2中，進(jìn)水NH3-N濃度相對誤差符合規(guī)范要求15%的范圍內(nèi)一個月當(dāng)中只有15天，相對誤差值最大已達(dá)39%，有12天相對誤差超過20%。圖3中、圖4中，當(dāng)出水中NH3-N濃度較低時，在線監(jiān)測系統(tǒng)與實測NH3-N濃度變化趨勢基本一致，一個月當(dāng)中僅有2天相對誤差超過超過15%，且相對誤差最大僅為17.50%，基本符合《水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)運行與考核技術(shù)規(guī)范（試行）》（HJ/T356-2007)規(guī)定的15%的性能指標(biāo)要求。

2.2 pH值對比

進(jìn)水、出水pH值在線監(jiān)測與實測變化趨勢均不一，如圖5、圖7中所示；圖6、圖8中pH值絕對誤差均在±0.5的范圍內(nèi)，完全符合《水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)運行與考核技術(shù)規(guī)范（試行）》（HJ/T356-2007)在線監(jiān)測與實測pH值絕對誤差≤±0.5pH的性能指標(biāo)要求。

圖5 進(jìn)水pH濃度對比

圖6 進(jìn)水pH濃度對比的絕對誤差

圖7 出水pH濃度對比

圖8 出水pH濃度對比的相對誤差

2.3 COD值濃度對比

當(dāng)進(jìn)水COD高濃度、與出水COD低濃度時，在線監(jiān)測系統(tǒng)與實測COD濃度變化趨勢基本一致，如圖9、圖11中所示。圖10中，COD濃度較高，均超過200 mg/L，其中有6天的在線監(jiān)測與實測濃度的相對誤差超過規(guī)范要求的15%的范圍；當(dāng)COD濃度均小于20 mg/L時，僅有4天的COD的相對誤差超過10%的范圍，且相對誤差最大僅為12.22%，基本符合《水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)運行與考核技術(shù)規(guī)范（試行）》（HJ/T356-2007)在線監(jiān)測與實測COD值相對誤差≤10%的性能指標(biāo)要求。

圖9 進(jìn)水COD濃度對比

圖10 進(jìn)水COD濃度對比的相對誤差

圖11 出水COD濃度對比

圖12 出水COD濃度對比的相對誤差

3 結(jié)論

通過對西安市經(jīng)開草灘污水處理廠實際運行效果為期1個月的進(jìn)、出水水質(zhì)進(jìn)行在線水質(zhì)監(jiān)測與實際水樣進(jìn)行跟蹤監(jiān)測比對，結(jié)果表明：

（1）在線監(jiān)測系統(tǒng)與實測NH3-N濃度差別較大，當(dāng)濃度NH3-N濃度較高時，30天當(dāng)中有15天的在線監(jiān)測結(jié)果與實測結(jié)果的相對誤差大于15%；當(dāng)濃度NH3-N濃度較低時，在線監(jiān)測與實測濃度的相對誤差基本符合《水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)運行與考核技術(shù)規(guī)范（試行）》（HJ/T356-2007)在線監(jiān)測與實測NH3-N相對對誤差≤15%的性能指標(biāo)要求，可以真實反應(yīng)該水廠的實際NH3-N濃度。

（2）在線監(jiān)測與實測pH值絕對誤差均在±0.5的范圍內(nèi)，完全符合《水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)運行與考核技術(shù)規(guī)范（試行）》（HJ/T356-2007)在線監(jiān)測與實測pH值絕對誤差≤0.5pH的性能指標(biāo)要求，可以真實反應(yīng)該水廠的實際pH值。

（3）當(dāng)COD濃度較高，均超過200 mg/L，30天當(dāng)中有6天的在線監(jiān)測與實測濃度的相對誤差超過規(guī)范要求的15%的范圍，可見，該水廠的進(jìn)水口的在線監(jiān)測的COD濃度不能真實反應(yīng)該水廠的實際COD濃度。當(dāng)COD濃度較低時，在線監(jiān)測與實測濃度的相對誤差基本符合《水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)運行與考核技術(shù)規(guī)范（試行）》（HJ/T356-2007)在線監(jiān)測與實測COD相對對誤差≤10%的性能指標(biāo)要求，可以真實反應(yīng)該水廠的實際COD濃度。