劉凱麗

（廣東樸華檢測技術有限公司，廣東梅州 514700）

近幾年水污染問題十分突出，嚴重影響了人們的生產(chǎn)生活，水環(huán)境保護逐漸成為生態(tài)環(huán)境保護的重點工作，備受關注。水質(zhì)自動監(jiān)測技術可以在自動采集、實時通信、智能監(jiān)測等基礎上快速判斷水污染程度，輔助查找水污染致因，已經(jīng)成為水環(huán)境保護中不可或缺的關鍵。該技術可減少人工成本投入，其操作更便捷、結果更準確，具有非常好的市場前景，值得深入研究和拓展。

1 水質(zhì)自動監(jiān)測技術概述

水質(zhì)自動監(jiān)測技術問世于20世紀70年代，監(jiān)測內(nèi)容較少，主要針對pH、SS、氨氮、BOD和COD等五項指標進行檢測。進入21世紀后，遙感技術、地理信息系統(tǒng)及全球定位系統(tǒng)逐漸運用到水質(zhì)自動監(jiān)測過程中，形成了高度信息化特征的水質(zhì)監(jiān)測體系，可達到重點流域水質(zhì)自動連續(xù)，效果顯著。

隨著技術的創(chuàng)新，水環(huán)境保護在原有的五項檢測指標基礎上又增加了溶解氧（DO）、電導率、濁度、高錳酸鹽指數(shù)等指標，對水質(zhì)監(jiān)測提出了更高的要求。為此，水質(zhì)自動監(jiān)測體系開始利用物聯(lián)網(wǎng)及信息技術進行水質(zhì)信息的自主采集。上述自動監(jiān)測系統(tǒng)支持數(shù)據(jù)高效整合分析，可在短時間內(nèi)獲取水質(zhì)的真實情況，避免了人為要素的干擾。同時，支持全程自動化操作，系統(tǒng)運行更穩(wěn)定，日常維護更簡單，且監(jiān)測準確率和時效性都明顯提升，使得我國水環(huán)境保護工作穩(wěn)步推進。

2 水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)主要功能

2.1 自動化監(jiān)測

水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)可通過傳感器、敏感元件等，快速捕捉水質(zhì)數(shù)據(jù)，如溫度、pH、硬度、電導率等，監(jiān)測其是否達標。此外，還可擴展監(jiān)測其他相關指標，如氨氮、金屬元素等，在線監(jiān)測準確率更高。

2.2 預警預報功能

水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)可以在監(jiān)測到水質(zhì)污染問題后及時發(fā)出預警，通過聲音、顏色、圖標及各項數(shù)值提示工作人員發(fā)現(xiàn)異常情況，配合自動報警提示，以提高水污染處理實效。

2.3 信息管理及數(shù)據(jù)管理

水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)能夠通過后臺軟件進行水質(zhì)信息發(fā)布，工作人員可在計算機及手機APP中在線查詢水質(zhì)信息，展開互訪，實現(xiàn)共享。并運用可視化軟件對歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)的整合分析，可作為工作人員問題判斷的依據(jù)。

3 水質(zhì)自動監(jiān)測技術在不同場景中的運用

3.1 用于排污口水質(zhì)監(jiān)測

排污口水質(zhì)監(jiān)測是水環(huán)境保護的重要工作，污水需經(jīng)過專業(yè)處理符合標準進入市政管網(wǎng)或江河湖海。水質(zhì)自動監(jiān)測技術可對排污口水質(zhì)進行監(jiān)測[1]，查看污水是否符合入河水質(zhì)要求。

在運用時將水質(zhì)自動監(jiān)測設備安裝于污水處理廠或工業(yè)排污口，可實時在線采集水中重金屬含量、pH等參數(shù)，通過遠程監(jiān)控使環(huán)保部門掌握企業(yè)排污情況，實時預警處理。同時，該技術支持企業(yè)污水排放量的智能化計算，可及時查明排污企業(yè)是否存在排污費拖欠及漏報排污量等問題。

3.2 用于水庫水質(zhì)監(jiān)測

水庫主要負責提供居民飲用水、工業(yè)用水及農(nóng)業(yè)用水，與生產(chǎn)生活息息相關。將水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)用于水庫水質(zhì)監(jiān)測可實時監(jiān)測水質(zhì)數(shù)據(jù)變化，若水質(zhì)指標在短時間內(nèi)超出設定閾值，系統(tǒng)發(fā)出告警。工作人員可根據(jù)告警信息及時預防處理，保證水質(zhì)安全，避免出現(xiàn)蓄水危機或水質(zhì)污染。

我國傳統(tǒng)的水庫水質(zhì)監(jiān)測很難實現(xiàn)持續(xù)性的高頻率水質(zhì)監(jiān)測，難以于水污染早期發(fā)現(xiàn)問題，水質(zhì)監(jiān)測帶有一定滯后性。而水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)可利用自動化裝置實時采集，并及時反饋，使保護部門第一時間獲取有效信息，鎖定污染區(qū)域，探明污染成因，緊急部署，極大提升了水庫水質(zhì)監(jiān)測質(zhì)量和水污染防治效率。

3.3 用于地表水水質(zhì)監(jiān)測

水環(huán)境保護中，地表水監(jiān)測及保護必不可少。水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)對地表水水質(zhì)監(jiān)測，分析水質(zhì)變化情況、水域流動情況，對于出現(xiàn)的異常情況第一時間匯報與處理。

受我國行政區(qū)域管轄分割的影響，跨區(qū)域水質(zhì)監(jiān)測不夠全面，甚至存在明顯的灰色地帶，而水質(zhì)自動監(jiān)測技術可實現(xiàn)全方位、無死角在線監(jiān)測，為跨區(qū)域污水整治提供了參考依據(jù)，實用價值顯著。

4 水質(zhì)自動監(jiān)測技術的應用效果評估

4.1 前期準備

本研究以某工廠為例，利用水質(zhì)自動監(jiān)測技術對其循環(huán)冷卻水指標進行監(jiān)測，其裝置主要包括采樣水泵（750W自吸泵）1臺、水管、電纜、通信線纜及穿線管，安裝過程中要求如下。

（1）裝置定位。按照《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范》（GB 500050—2007）中的技術要求，將水泵、水管、電纜等裝置預裝到指定位置。

（2）水路連接。本次水質(zhì)自動監(jiān)測環(huán)節(jié)分別設置循環(huán)水路（包括進水回路和出水回路）和逆流水路，前者主要用于循環(huán)進/出水樣的采集，為采集點到監(jiān)測裝置間的連接管路；后者主要用于無壓排放，為經(jīng)監(jiān)測裝置后到排放管道間的連接管路。

（3）指標設定。按照水質(zhì)監(jiān)測標準調(diào)試裝置，保證水質(zhì)自動監(jiān)測平臺中可準確顯示循環(huán)水的水溫、酸堿度、硬度、濁度等。

4.2 試驗驗證

本次試驗中人工監(jiān)測和自動監(jiān)測同時開展，監(jiān)測周期為30d，通過對比兩組30d中水質(zhì)連續(xù)監(jiān)測結果，判斷水質(zhì)自動監(jiān)測的可靠性和準確性。

（1）調(diào)取監(jiān)測周期內(nèi)水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)中的pH、總硬度、NTU等關鍵指標，可發(fā)現(xiàn)所取水樣氯離子含量及總鐵含量超標，濁度偏高，在一定程度上影響了工廠設備的安全性能和可靠性能，如表1所示。

表1 30d水質(zhì)自動監(jiān)測數(shù)據(jù)

（2）所取水樣pH平均為8.23，偏弱堿性。30天的pH最小為7.67，最大為8.48，不會引起析氫（pH＜5.5時，設備鈍化膜遇酸反應，保護膜易損壞，致使裝置氧化）反應或影響裝置傳熱（pH＞9.5時，設備中鐵元素遇堿反應，生成Fe（OH）3，形成顆粒、沉淀，附著在裝置上），滿足工廠循環(huán)水使用要求。

（3）所取水樣總硬度平均值為408.16mg/L，30d內(nèi)變化幅度大多不超過100mg/L，基本穩(wěn)定；個別天數(shù)中變化幅度在200mg/L左右，現(xiàn)場調(diào)查后發(fā)現(xiàn)為當日補充水硬度過大導致，在補水過程中應全面注意。

（4）所取水樣氯離子平均值為789.71mg/L，明顯高于循環(huán)水水質(zhì)指標（700mg/L），其30d內(nèi)最大含量可達860.77mg/L，造成水樣電導率過高。在氯離子含量持續(xù)超標情況下，工廠循環(huán)水將會影響設備的安全性和穩(wěn)定性，嚴重時甚至使其在高電導率水樣中出現(xiàn)點狀腐蝕，造成設備損毀，針對該情況應及時處理。

（5）所取水樣鐵含量平均值為2.34mg/L，是循環(huán)水總鐵指標（1.0mg/L）的2～3倍，加大了設備腐蝕的可能性。尤其是在個別天數(shù)中，總鐵含量超過3.0mg/L，嚴重影響了設備安全運行效果，應加大補水及緩蝕處理。

（6）所取水樣需氧量平均值為78.96mg/L，變化幅度在40mg/L之內(nèi)，均在標準范圍內(nèi)。

（7）所取水樣濁度平均值為21.92，遠超過循環(huán)水水質(zhì)指標（10）?，F(xiàn)場可直接觀察到循環(huán)水濁度超標，應加大阻垢劑用量及及時補充新水。

對比所取水樣30d人工監(jiān)測結果，其pH、總硬度、氯離子含量、鐵含量等基本一致，該廠污水排放口存在重金屬超標。針對排污口污水處理系統(tǒng)進行檢修檢查，發(fā)現(xiàn)是排污系統(tǒng)出現(xiàn)故障，污水處理能力減弱，從而出現(xiàn)重金屬超標等問題，確定水質(zhì)自動監(jiān)測結果快速、高效，且準確無誤。

4.3 效益評估

在工廠引入水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)后，完成了對6個排污口水質(zhì)信息數(shù)據(jù)的及時采集、動態(tài)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)了該廠排污口污染源超標情況，通過人員及時處理和防護，全面提升了污水排放質(zhì)量和水生態(tài)環(huán)保效果。水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)對應的自動監(jiān)測功能、自動報警功能、數(shù)據(jù)處理和綜合信息處理等功能，真正做到對企業(yè)排污口污染源的全面監(jiān)測，使得企業(yè)獲得理想的經(jīng)濟效益回報，且?guī)椭髽I(yè)履行生態(tài)保護責任。

5 水質(zhì)自動監(jiān)測技術應用思考

水質(zhì)自動監(jiān)測技術可遠程采集、在線傳輸、智能監(jiān)測、實時告警，時效性強、準確度高、功能完備，具有非常高的實用價值。但受人員因素、技術因素等影響，現(xiàn)階段推廣應用中也存在一些問題，亟待調(diào)整處理。

5.1 應用范圍偏小

目前，我國水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)應用范圍較小，自動監(jiān)測站點較少，部分水庫及水系監(jiān)測仍選擇傳統(tǒng)的人工模式，影響水質(zhì)自動監(jiān)測技術的推廣應用。

因此，要繼續(xù)加大宣傳，配備高素質(zhì)、精英型的水環(huán)境保護團隊，以實現(xiàn)水質(zhì)自動監(jiān)測技術在基層、偏遠地區(qū)的推廣，帶來傳統(tǒng)工作模式與流程的改進，讓信息技術更好地助力水環(huán)境保護。同時，還要注重對技術人員的教育培訓，使其熟練使用水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)，掌握先進的監(jiān)測技術，靈活處理監(jiān)測中的突發(fā)問題，切實提升水質(zhì)自動監(jiān)測質(zhì)量。

5.2 技術有一定缺陷

在技術推廣中也存在技術方面的缺陷，主要表現(xiàn)為：水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)與實際水質(zhì)數(shù)據(jù)有一定偏差，對水質(zhì)監(jiān)測復雜環(huán)境適應性較差，水質(zhì)自動化監(jiān)測技術功能相對單一等。

針對上述問題，應改良水質(zhì)自動監(jiān)測設備生產(chǎn)工藝，針對監(jiān)測設備容易在復雜作業(yè)環(huán)境下運行不穩(wěn)定、監(jiān)測精度下降的實際問題，進行設備性能的改進，并配合引進國外先進技術，以參考發(fā)達國家成熟的設備設計經(jīng)驗，為提升我國水質(zhì)自動監(jiān)測設備質(zhì)量助力。

6 結語

水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)以在線自動分析儀器為核心，通過現(xiàn)代傳感技術、自動測量技術、網(wǎng)絡通信技術、數(shù)據(jù)處理及可視化技術等，實現(xiàn)了智能平臺中水質(zhì)數(shù)據(jù)的全面展示、在線發(fā)布、風險告警。與傳統(tǒng)的水質(zhì)自動監(jiān)測站相比，其無需建房、成本低，且具備防雨、防雷、防塵、防盜、耐低溫、防高溫、自動運行、無線通信等功能，設備集成度高，功能齊全，適合廣泛布點，優(yōu)勢顯著，值得在水環(huán)境保護中全面運用和推廣。