小型自來水廠水質(zhì)監(jiān)測質(zhì)量控制及管理討論

劉靜

【摘要】以某小型自來水廠為例，探討了該水廠水質(zhì)存在的問題，分析了該水廠的水質(zhì)監(jiān)測的具體內(nèi)容，建立在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)來開展對水廠水質(zhì)的實時監(jiān)測，為實時管理水質(zhì)監(jiān)測質(zhì)量提供支持，針對該系統(tǒng)實際運行過程中存在的問題，提出相應(yīng)管理措施以確保該系統(tǒng)得以正常運行，為水廠高質(zhì)量開展水質(zhì)監(jiān)測提供支持。

【關(guān)鍵詞】自來水廠;水質(zhì)檢測;在線監(jiān)測系統(tǒng)

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.08.058

引言：

水是人類生存的重要資源，同時也是人們生存的物質(zhì)保障。隨著人們生活水平的不斷提高以及城市化進程的加快，在水資源用量不斷增加的基礎(chǔ)上，卻造成較多的水污染。現(xiàn)以某小型自來水廠的水質(zhì)監(jiān)測為例探討水質(zhì)監(jiān)測的質(zhì)量控制，為提高水質(zhì)監(jiān)測質(zhì)量提供參考。

一、水廠概況

某小型自來水廠建設(shè)規(guī)模16000m3/d，該水廠原來監(jiān)測水質(zhì)時采用人工巡檢的方式，不定期進行實驗室檢測，不能隨時了解水質(zhì)的具體情況。居民端時常出現(xiàn)色度、濁度等指標(biāo)超標(biāo)的情況，多見水質(zhì)變化后水廠才了解水質(zhì)的情況。

對此該自來水廠對水源水的水質(zhì)進行檢測，按照鉑-鈷標(biāo)準比色法測定色度;按照電極法測定pH;按照福爾馬林肼標(biāo)準測定總硬度及濁度;按照滴定法測定氯化物;按照分光光度法測定氟化物、硝酸鹽、鐵、錳;按照平皿計數(shù)法測定細菌總數(shù);按照濾膜法測定總大腸桿菌。測定結(jié)果見表1。

分析表1數(shù)據(jù)可見該水廠的原水濁度、色度及微生物指標(biāo)都高于限制，僅采用混凝-過濾-沉淀的工藝處理后無法滿足要求，從而出現(xiàn)水質(zhì)差的問題，具體表現(xiàn)為色度及濁度超標(biāo)，這是造成居民對水質(zhì)不滿意的原因。

對此該水廠以原設(shè)備設(shè)施及凈水工藝為基礎(chǔ)，按照《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準》對水質(zhì)的規(guī)定，建設(shè)了1座濾膜車間，分A，B系列。超濾膜技術(shù)的應(yīng)用從工藝方面提高了水質(zhì)，同時應(yīng)用在線監(jiān)測系統(tǒng)來實時管理超濾膜工藝從而有效應(yīng)對水質(zhì)突變的發(fā)生，確保了飲用水的水質(zhì)，為居民安全用水提供了保障。在線監(jiān)測示意圖見圖1。

二、水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用

1、系統(tǒng)架構(gòu)

監(jiān)測中心和監(jiān)測層是該在線監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵，系統(tǒng)架構(gòu)見圖2。監(jiān)測層是由大量布置在各個水質(zhì)監(jiān)測點的水質(zhì)監(jiān)測控制單元和在線監(jiān)測儀表構(gòu)成，監(jiān)測控制單元通過經(jīng)傳接口連接的大量在線監(jiān)測儀表來實現(xiàn)連接，通過數(shù)據(jù)采集器接收采集的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)遠程傳輸模塊傳輸給監(jiān)測中心。監(jiān)測中心包括水質(zhì)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)庫及上位機在線監(jiān)測軟件，在線監(jiān)測軟件可以接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分析、處理后在數(shù)據(jù)庫中存儲，監(jiān)控軟件可以調(diào)取水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)并進行相應(yīng)操作。

2、確定在線監(jiān)測項目

從表1中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)該自來水廠的原水水質(zhì)情況大致較好，問題在于微生物的含量高及濁度超標(biāo)，污染物的含量都達標(biāo)，因此可以精簡水質(zhì)監(jiān)測項目，側(cè)重于微生物和濁度這兩個指標(biāo)。微生物的測定需要在實驗室完成，不能現(xiàn)場檢驗，因此在線監(jiān)測時對原水的水質(zhì)進行監(jiān)測。

供水工藝控制中，水的濁度是一個非常重要的指標(biāo)。根據(jù)飲用水的濁度可以評估細菌超標(biāo)情況，水的濁度越高則有機污染物越高，當(dāng)濁度降低至0.1NTU時則水中幾乎沒有有機物，致病微生物的含量也檢測不到，原因在于水的濁度越高則對細菌的生長繁殖越有利，這時固體懸浮物的表面上大量附著營養(yǎng)物質(zhì)而促進細菌的繁殖。原水高濁度會造成消毒劑殺滅微生物的效果降低，可造成水的需氧量及需氯量增加。除此以外濁度可以被肉眼直接感知。

在線監(jiān)測系統(tǒng)除了實時監(jiān)測水質(zhì)以外，還可以實時反饋超濾膜工藝的運行參數(shù)。因此與超濾膜工藝的功能、原理相結(jié)合，還可以對出水量、跨膜壓差、膜池液位進行實時監(jiān)測。

3、布置監(jiān)測點

考慮到水廠所在地區(qū)的經(jīng)濟及技術(shù)發(fā)展程度，綜合水廠供水實際情況，布置水質(zhì)監(jiān)測點時需要充分重視以下幾點：（1）需要考慮到地形因素，要能方便安裝、維護水質(zhì)監(jiān)測點;（2）所選擇的監(jiān)測點要具有代表性，這樣才能在確保能盡可能采集水質(zhì)信息的前提下合理減少監(jiān)測設(shè)備的數(shù)量，控制經(jīng)費;（3）供水時每個節(jié)點都存在水質(zhì)污染的發(fā)生風(fēng)險，一旦發(fā)生水質(zhì)污染的情況，要求監(jiān)測點可以及時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的變化;（4）系統(tǒng)在長期的使用過程中，一些儀器設(shè)備發(fā)生異常情況是不可避免的，選擇水質(zhì)監(jiān)測點時應(yīng)當(dāng)考慮到方便維修，這樣才能為及時處理提供保障。

布置水的濁度監(jiān)測點時，按照相關(guān)要求應(yīng)當(dāng)檢驗水源水、出廠水和管網(wǎng)末梢水的水質(zhì)。考慮到該工程的實際情況，水源地與水廠之間存在較大的高差，且水來源于村上的水庫，不具備安裝儀表的條件，因此退一步在進水管的管路上布置對水源水的監(jiān)測點;在出水管管道上布置出場水的監(jiān)測點;管網(wǎng)末梢分布在居民的家里，不滿足安裝儀表的條件，除此以外考慮到出廠與管網(wǎng)末梢的距離并不遠，幾乎不會在較短的距離發(fā)生水質(zhì)突變的情況，因此與實際情況相結(jié)合，管網(wǎng)末梢不布置在線監(jiān)測點。

就布置出水流量監(jiān)測點時，出水流量用于評估超濾膜膜池的出水情況，根據(jù)出水流量的測定結(jié)果可以對出水管道閥門進行調(diào)整從而調(diào)整出水流量。根據(jù)該參數(shù)的功能，應(yīng)當(dāng)在膜池出水管道布置監(jiān)測點。

跨膜壓差是水通過超濾膜時所降低的壓力，該參數(shù)用于評估超濾膜的污染情況，當(dāng)跨膜壓差增高時說明膜的污染程度增加。根據(jù)這一參數(shù)的功能，應(yīng)當(dāng)在超濾膜池前后布置監(jiān)測點來監(jiān)測進水壓力和透過水的壓力。

膜池液位用于判斷出水閥、進水閥的開閉從而調(diào)整補水及摻水，根據(jù)該參數(shù)的功能，應(yīng)當(dāng)在膜池底部布置監(jiān)測點從而監(jiān)測水體的深度。

4、監(jiān)測基站

監(jiān)測基站用于監(jiān)測、傳輸數(shù)據(jù)，其工作流程見圖3。

4.1 采集單元

水樣采集單元主要是對在線濁度儀負責(zé)，按照監(jiān)測點的布置，將濁度儀布置在原水進水管段和出水管段。從進水、出水管段中引出PVC管道用于提供水樣以供監(jiān)測。經(jīng)過檢測的水樣不能重復(fù)利用，因此需要設(shè)置閥門來控制進液量從而減少浪費、限制取水量。

4.2 在線監(jiān)測儀表

在線監(jiān)測儀表使用測量元件接觸水樣后將檢測信號轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準信號后經(jīng)傳送、放大后傳輸給控制器。在線監(jiān)測儀表的應(yīng)用可以對各項工藝參數(shù)進行監(jiān)測、根據(jù)參數(shù)可以自動調(diào)整藥劑用量及水泵機組運行、儀表具備動態(tài)監(jiān)測及報警功能，當(dāng)檢測結(jié)果超標(biāo)時可自動報警從而方便管理人員處理，除此以外還可以降低工作人員的勞動強度。

在膜池進水管路上布置原水在線濁度儀從而動態(tài)監(jiān)測原水的濁度。在膜池出水管路上、清水池前布置出水在線濁度儀來動態(tài)監(jiān)測超濾膜池的出水濁度，從而讓管理人員能直接觀察凈水效果。在膜池的外底部布置壓力變送器，將底部水壓力換算為膜池液位從而實時監(jiān)測膜池液位。在超濾膜池前后布置壓力傳感器用來測定楷模壓差。膜組出水流量計采用智能電磁流量計，將其安裝在膜池出水管路中來動態(tài)監(jiān)測膜池產(chǎn)水量。虹吸產(chǎn)生的壓力差是膜池的產(chǎn)水動力來源，管理人員可根據(jù)實際監(jiān)測結(jié)果來對管路閥門進行調(diào)整從而控制出水量，采用PLC來采集流量變化數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)在觸控屏上實時顯示。

4.3 數(shù)據(jù)傳輸單元

數(shù)據(jù)傳輸單元負責(zé)將在線監(jiān)測儀器所測得的數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)測中心，其具備傳輸模塊，可經(jīng)接口將不同來源的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)導(dǎo)入現(xiàn)場控制系統(tǒng)并編碼打包，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳輸至管理平臺。管理人員登錄網(wǎng)絡(luò)后可觀察在線監(jiān)測數(shù)據(jù)從而了解工藝參數(shù)及水質(zhì)參數(shù)，從而為動態(tài)調(diào)整參數(shù)提供支持，為水質(zhì)提供保障。

4.3.1 傳輸手段的確定

選擇傳輸手段時，當(dāng)前可用的數(shù)據(jù)傳輸手段包括電話線撥號、ADSL傳輸、GSM、SMS及GPRS傳輸?shù)取PRS是當(dāng)前應(yīng)用廣泛的數(shù)據(jù)傳輸手段，其特點在于：（1）適用性強：當(dāng)前GPRS網(wǎng)絡(luò)在我國廣泛覆蓋，可以滿足鄉(xiāng)鎮(zhèn)、山區(qū)等地區(qū)的接入需求;（2）成本低：使用GPRS平臺無需特意建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，安裝設(shè)備即可，設(shè)備成本低;通訊費用按照數(shù)據(jù)通訊流量計算，通信成本低;（3）實時性強：GPRS實時在線，數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t小，可滿足系統(tǒng)實時采集、傳輸數(shù)據(jù)的要求。該水廠位置偏遠，選擇傳輸手段時需要充分考慮到穩(wěn)定性、速度、建設(shè)成本及運營成本，因此綜合考慮多方面因素后決定應(yīng)用GPRS來無線傳輸數(shù)據(jù)。

4.3.2 硬件選擇

確定數(shù)據(jù)傳輸手段后硬件模塊也隨之確定，該工程采用GPRS傳輸模塊。選擇高質(zhì)量、用戶反饋好的傳輸硬件。該模塊與現(xiàn)場PLC構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸單元。

4.3.3 遠程測控終端

遠程測控終端用于監(jiān)視、控制現(xiàn)場設(shè)備及采集數(shù)據(jù)。該工程采用PLC+IPC的方式，采用PLC控制數(shù)據(jù)采集模塊、監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備并傳輸數(shù)據(jù)，通過IPC來建立、維護數(shù)據(jù)庫從而儲存所采集的數(shù)據(jù)，之后經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸模塊將數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)測中心。

4.3.4 基站管理單元

基站管理單元用于監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)和數(shù)據(jù)，自動控制基站分析儀器。用于動態(tài)查詢監(jiān)測數(shù)據(jù)和儀器狀態(tài)，對基站的反沖洗泵、空壓機及抽水泵等運行設(shè)施進行控制從而確保系統(tǒng)正常運行;經(jīng)通訊方式連接監(jiān)測中心，從而實時傳輸數(shù)據(jù)。基站管理單元的功能包括報警查詢、數(shù)據(jù)查詢、設(shè)備控制、儀器控制、設(shè)置參數(shù)及系統(tǒng)控制等。

該工程通過在現(xiàn)場控制柜中安裝的觸控屏來實現(xiàn)管理功能。觸控屏連接現(xiàn)場PLC，可以控制現(xiàn)場設(shè)備，顯示在線監(jiān)測儀表監(jiān)測數(shù)據(jù)、設(shè)備運行情況及工藝流程等，還對先生設(shè)備運行進行管理。當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件時，觸控屏上可顯示報警信息從而方便管理人員迅速定位故障并排除。

5、監(jiān)測中心

監(jiān)測中心用于接收監(jiān)測數(shù)據(jù)和設(shè)備數(shù)據(jù)、建立和管理數(shù)據(jù)庫。管理人員在監(jiān)測中心可經(jīng)PC機了解設(shè)備運行參數(shù)和水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，從而遠程把握基站工作情況。通過查詢數(shù)據(jù)庫可查閱既往水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，從而為預(yù)警水質(zhì)污染事故、掌握水質(zhì)情況提供依據(jù)。還可以經(jīng)上位機軟件遠程控制現(xiàn)場監(jiān)測基站的設(shè)備開關(guān)、運行參數(shù)等。

該監(jiān)測中心采用網(wǎng)絡(luò)信息管理系統(tǒng)，為大型web平臺，管理人員登錄管理員賬號和密碼后可進行操作。系統(tǒng)采用用戶分組管理的模式，不同賬戶的權(quán)限不同。系統(tǒng)支持移動端、PC端登錄的方式從而方便管理人員實時查看監(jiān)測數(shù)據(jù)。管理員登錄認證系統(tǒng)后可查看管道動態(tài)、報警信息、在線監(jiān)測數(shù)據(jù)、自動操作變量、手動操作變量等，當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件后可通過遠程設(shè)置參數(shù)來設(shè)置超濾膜系統(tǒng)的參數(shù)進而確保系統(tǒng)得以正常工作。

三 、水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的管理措施

現(xiàn)實操作時與超濾膜工藝相配套的水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用較少，管理人員對系統(tǒng)維護存在一定不足，對此需要重視采取相關(guān)管理措施來加大對系統(tǒng)的維護管理力度。

1、完善規(guī)章制度的建設(shè)

要建立水質(zhì)檢測的規(guī)章制度，就值班制度上，自來水廠應(yīng)實時輪流值班的制度，實施責(zé)任人制度，管理人員值班時應(yīng)增強責(zé)任意識。編寫水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)突發(fā)狀況時的處理章程，將其在監(jiān)測基站站房內(nèi)張貼，開展對管理人員的培訓(xùn)從而提高突發(fā)事件時處理的規(guī)范性。建立關(guān)于超濾膜系統(tǒng)運行的維護操作規(guī)程，對水廠工作人員發(fā)放。

2、加強人員培訓(xùn)

管理人員需要具有較高的技能，要開展對管理人員的專業(yè)培訓(xùn)，實施持證上崗制度，確保其開展工作時能嚴格按照說明書及操作規(guī)程規(guī)范操作。該水廠規(guī)模較小，管理人員僅有2名，文化程度不高，這制約了其對一些操作的理解，不能理解一些設(shè)備上的英文，不能熟練閱讀說明書。應(yīng)加強對水廠管理人員的培訓(xùn)，加強與儀器廠家的交流溝通，從而解決人員不熟練的問題。

3、加強巡查

管理人員應(yīng)當(dāng)每日開展對水廠的巡查，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行檢查，動態(tài)跟蹤設(shè)備的運行情況。巡查時應(yīng)當(dāng)重視運行過程中的問題高發(fā)環(huán)節(jié)，如注意檢查輸水管段是否存在漏液、儀表監(jiān)測數(shù)據(jù)是否準確等。除了每日巡查以外，還要登錄管理系統(tǒng)來實時了解系統(tǒng)運行情況。

4、報警信息的處理

該水廠工作人員需要重點學(xué)習(xí)工藝流程相關(guān)知識，學(xué)習(xí)報警信息的原因，學(xué)習(xí)突發(fā)事件時的應(yīng)急處理措施。當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件時要能及時處理，待妥善處理后及時上報相關(guān)情況，得到上級部門的反饋后開展下一步工作。當(dāng)出現(xiàn)水質(zhì)突變時，除了上報以外還需要及時對水質(zhì)取樣備用。

5、加強對儀表精度的校核

定期校正儀表從而確保儀器儀表的精度。校正儀表時按照廠家操作規(guī)程，使用標(biāo)準校正液按照步驟操作。該水廠工作人員既往沒有接觸過此類檢測儀表，且在線監(jiān)測儀表校正較為繁瑣，因此水廠應(yīng)當(dāng)加強與儀表廠家售后人員的聯(lián)系，由專業(yè)人員按照規(guī)定周期到廠開展維護。

結(jié)語：

現(xiàn)如今國民用水量在持續(xù)增加，人均用水量開始爆發(fā)。工業(yè)系統(tǒng)的發(fā)展，導(dǎo)致很多地區(qū)水質(zhì)深受污染與影響，無法保障質(zhì)量。為了讓人們能夠健康生活，有必要做好水質(zhì)管理與檢測工作。

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