水污染源在线监测系统常见问题及核查方法研究

张万松，缪旭波，朱风松，侯 明

(1.南京信息工程大学，江苏 南京 210042;2.环保部华东环保督查中心，江苏 南京 210036)

·监测技术·

水污染源在线监测系统常见问题及核查方法研究

张万松1，缪旭波2，朱风松2，侯 明2

(1.南京信息工程大学，江苏 南京 210042;2.环保部华东环保督查中心，江苏 南京 210036)

在近两年环保执法检查和调研的基础上，归纳了水污染源在线监测系统在采样、分析、数据采集传输和运行维护等方面常见的问题，进行分析，逐一提出核查方法，为现场核查提供参考，有利于水污染源在线监测系统的应用。

在线监测系统;问题;分析;核查方法

水污染源在线监测系统提供的在线监测数据，是污染物总量减排核查核算优先选用的数据，也是日常环境监管的重要参考依据，水污染源在线监测数据是否真实、有效、连续，直接影响到相关工作的效率。笔者在近两年专项执法检查和调研的基础上，对目前水污染源在线监测系统常见问题进行归纳分析，并提出相应的核查方法。

水污染源在线监测系统由采样系统、分析系统和数据采集传输系统组成，考虑到运行维护管理对水污染源在线监测数据影响较大，对其中存在的问题及核查办法一并进行归纳研究。

1 采样系统

采样系统由采样泵、采样管路、采样罐、控制阀等部分组成，实现对水样的采集、过滤、缓冲、控制等功能。采样系统存在的问题主要包括采样点位设置问题、采样管路问题、过渡水箱问题等，上述问题导致采集的水样不能反映实际水质情况即水样无代表性，或采集的水样量不满足仪器规定的要求。

1.1 采样点位设置问题

采样点位设置应保证系统能够采集到水样并且水样具有代表性。采样点位设置常见问题有:(1)将高浓度废水绕过在线监测系统排放。(2)未进行清污分流，废水与清下水混合排放。(3)采样点位于流路一侧，导致流量较小时采样口处水位过低，无法采集到水样。(4)采样口位于堰槽上游，流速低、悬浮物较多，管路经常堵塞。

核查办法:(1)现场核查:观察采样点位置，采样点应位于所有废水充分混合后的排放断面。按照排污口规范化要求，企业要实行清污分流。采样点应尽量设在废水排放堰槽取水口头部的流路中央，保证水量较小时也能采集水样。采样点应设在排放堰槽下游的方向，减少采样口前端的堵塞。(2)资料核查:核查采样系统安装和验收时各设备的安装位置和参数，并将资料核查情况和实际情况进行对照，对有变化的情况，要进一步查找问题，分析原因。(3)实际水样比对试验核查:按照采样规范对排放口采样进行实验室分析，并将实验室分析数据与在线监测数据比对分析，比对结果应满足《水污染源在线监测系统运行与考核技术规范》表1规定的要求(此方法以下简称“实际水样比对试验”)。

1.2 采样管路问题

采样管路应保证能将水样无变质地输送至监测站房供在线监测仪器取样分析或采样器采样保存。采样管路常见问题有:(1)采样管路中私设暗管加入清洁水稀释。(2)采样管路由于管路老化、材质差或安装不到位，导致管路破裂或渗漏。(3)采用不符合标准的软管取样，将采样头放置于稀释废水中作假。(4)采样管路过长。

核查办法:(1)现场核查:管路应与在线监测仪器正常连通，不应存在除给、排水管路外的其他旁路。采样管路应完整、无渗漏。采样管路应选用硬质PVC或PPR管材，有较强的防腐蚀能力，采样管材对采样水质无影响。采样头应做适当固定，防止随意挪动。采样管路长度不超过50 m。(2)资料核查:查看采样管路安装是否与验收文件一致，将采样管路设计图与现场情况进行对照。(3)进行实际水样比对试验。

1.3 过渡水箱问题

过渡水箱实现对水样的贮存和缓冲，使分析仪器能正常采集水样，部分仪器设计时就包含了过渡水箱。若过渡水箱非原厂设计或非系统采样必须安装的，可取消过渡水箱。过渡水箱问题是指在采样系统中故意添加不必要的水箱，便于企业对采集的水样进行沉淀，水箱中水样因置换频率低成为“死水”，导致监测结果偏低，或在过渡水箱中加入清洁水对水样进行作假稀释，导致监测结果偏低。

核查办法:(1)现场核查:观察过渡水箱是否为原厂设计;非原厂设计的过渡水箱，体积不应太大，观察一次采样过程，应保证每次采集到的水样具有代表性。过渡水箱中不应存在稀释装置或稀释旁路。应对过渡水箱上锁，由第三方运营商或环保部门保管钥匙。(2)资料核查:查看仪器说明书以及系统设计文件，核实水箱是否为原厂装置以及水箱是否必要。(3)实际水样比对试验，对污水排放口和水箱采集的水样同步进行实验室分析，并将实验室分析数据和在线监测数据进行比对。

2 分析系统

水污染源在线监测系统的分析系统由消解单元、操作和控制单元、存储输出单元、试剂单元等部分组成。在线监测仪器包括化学需氧量分析仪、氨氮分析仪、pH计、流量计等。笔者主要介绍化学需氧量分析仪中氧化法的常见问题和核查办法，其他分析仪可据此参考，不作详细说明。常见问题主要有:消解单元问题、操作和控制单元问题、参数设置和修改标准曲线问题、试剂问题等。另外，从在线监测设备的管理和市场准入角度来看，还有仪器的选型问题。

2.1 消解单元问题

消解单元由消解瓶、加热器、搅拌槽等组成，具有耐热和耐腐蚀性，实现对水样的快速加热、恒温消解。消解单元存在的问题有:(1)消解温度较低、不恒定。(2)消解时间较短，废水中还原性物质不能完全消解。(3)消解瓶内部有结晶、沉淀，下部有漏液现象。上述问题使废水中还原性物质不能完全消解，导致监测数据偏低或不稳定。

核查办法:(1)现场核查:在线监测仪器现场采样，观察消解温度是否恒定，消解温度和消解时间是否满足要求。如重铬酸钾消解-光度比色法和库伦滴定法加热消解，温度一般不低于165℃，微波快速消解，时间不少于15 min;重铬酸钾消解-氧化还原法加热消解，温度一般不低于150℃，微波快速消解，时间不少于30 min。观察消解瓶是否定期清洗，消解瓶内是否有结晶、沉淀，下部是否漏液。(2)资料核查:查看消解温度、时间是否在仪器说明书规定的范围内，是否和近期的定期比对报告吻合，查看日常巡检记录是否定期对消解瓶进行清洗或设置合理的自动清洗周期。(3)进行实际水样比对试验。

2.2 操作和控制单元问题

操作和控制单元由水样和药剂计量、检测分析、内部管路等部分组成，完成水样和药剂的计量、输送和试验反应等程序。操作单元存在的问题有:(1)计量单元故障，导致水样采集、药剂添加量不准确。(2)用于检测分析的比色池受污染、光源不准确，导致监测结果系统误差超出允许范围。(3)内部管路松动或老化，出现渗液、滴漏、结露等现象，导致参与反应的水样、药剂量减少，测量数据失真，同时对仪器本身造成腐蚀。

核查办法:(1)现场核查:在线监测仪器现场采样，观察计量泵是否能正常稳定运行，泵管是否因挤压变形。观察检测单元的比色池是否清洁，比色光源是否准确(如测量剩余的六价铬的光源波长应位于440 nm附近，测量反应生成的三价铬的光源波长应位于610 nm附近)。观察分析仪内部是否清洁，管路连接是否紧密完整，管路接缝处是否存在渗液、滴漏、结露等现象。(2)资料核查:查看运行维护记录，是否定期清洗、更换泵管、清洗比色池。(3)进行实际水样比对试验。

2.3 参数设置问题

仪器参数设置的正确性与合理性，对测定数据的准确性有很大影响。参数设置存在的问题有:(1)仪器量程设置过高，测量数据因量程漂移过大导致显示数据失真。(2)自动校零、自动校标周期设置过长，导致仪器偏差不能及时校正。(3)监测周期设置固定或过长，排污单位摸清规律后，将高浓度污水在非监测时段集中偷排。

核查办法:(1)现场核查:观察仪器量程是否适用于实际水质，最佳量程一般设置为水样浓度位于满量程的20% ～90%之间。观察自动校零、自动校标周期，一般设置为测量一次自动校正一次。观察仪器监测周期设置，国控重点污染源采样周期一般不低于2 h，非国控重点污染源无强制要求，但最好不低于2 h;同时，考虑定期修改取样时间，让排污单位无法掌握监测周期的规律;要求仪器具有远程反控、远程采样和留样功能。(2)资料核查:查看运行维护记录和近期比对试验，目前显示的各参数值是否和资料中设置的参数值一致。(3)进行实际水样比对试验。

2.4 修改标准曲线问题

不少仪器在线显示的COD值Y由标准曲线Y=AX+B得出，其中A、B值是经过调试校准后获取的一个固定值，X值为仪器测试反应过程中的一个中间值(如X值为重铬酸钾消解-光度比色法仪器中的吸光度)。在线监测仪器出厂时设置两种工作模式:一是正常工作模式，二是工程调试模式。工程调试模式是在现场调试设置参数时使用的，正常工作模式是企业排污在线监测仪器正常运行时使用的。

企业可能通过在工程调试模式下修改标准曲线来调节仪器显示值，导致上传数据低于实际测量值。在正常工作模式下，排污单位没有修改标准曲线的权限，但排污单位通常都要求设备供应商授予工程调试模式权限，只要排污单位具有进入工程调试模式的权限，就可以有目的地修改仪器的标准曲线或设置监测上限。

核查方法:(1)现场核查:仪器应设置曲线修改、标定记录功能，反查记录可判别曲线是否遭恶意修改。如发现监测数据长期波动较小或偏低，一直接近排放限值，并结合生产工况以及污染治理设施运行情况，特别是其变化趋势逻辑是否一致，可判别曲线设置是否正确。(2)资料核查:将设备调试报告以及定期的曲线校准记录与现场曲线进行对照。(3)进行实际水样比对试验。质控样试验，采用国家认可的两种浓度的质控样进行试验，一种为接近实际废水浓度的质控样，另一种为超过相应排放标准浓度的质控样(如人为修改曲线，通过高浓度质控样比对，往往发现误差较大)，每种样品至少测定2次。

2.5 试剂问题

COD分析仪使用的试剂一般包括强氧化剂、量程校正液、指示剂、催化剂等。试剂单元存在的问题有:(1)试剂作假，如重铬酸钾—硫酸亚铁滴定法，人为调高比对确定的重铬酸钾浓度或人为调低硫酸亚铁浓度，都将导致测量值低于实际值。(2)试剂过期，氧化剂和催化剂过期，试剂氧化和催化效果降低，导致测量值低于实际值。(3)危险废液未按危废处置，随意倾倒。

核查方法:(1)现场核查:观察试剂状态，是否有浑浊、沉淀、结晶、变色等现象。查看试剂是否在有效期内。(2)资料核查:查看试剂添加、更换记录。查看废液处置计划，危险废液是否按危废处置。(3)提取试剂，进行实验室分析，将分析结果与试剂配置记录比对，判断试剂是否作假。(4)进行质控样或实际水样比对试验。

2.6 仪器选型问题

COD在线自动监测仪的仪器选型是一项复杂的工作，直接关系到监测数据是否合法、准确、有效。仪器选型问题包括:(1)未选用通过环保部环境监测仪器质量监督检验中心适用性检测和国家环保产业协会认证的仪器。(2)选用的仪器运行和维护成本较高，仪器供应商技术服务网络不健全，导致仪器发生故障后长期无法维修。(3)选用的仪器不适用于实际水质状况，如分光光度法的COD分析仪不适用于悬浮物多、氯离子含量高的水质(原因是较高的悬浮物浓度和使用掩蔽剂消除氯离子产生的沉淀会影响分光光度计的吸光度)，TOC分析仪不适用于浓度、成分波动较大的水质(由于TOC-COD换算公式是以各特定排水的具体情况而定，水质变化较大会造成转换公式不适用)等。

核查方法:(1)现场核查:对照废水水质和仪器分析原理，判断仪器是否适用于实际水质。(2)资料核查:查看仪器是否具有适用性检测报告和认证证书。查看仪器故障产生频率，以及维修是否及时、费用是否高昂。查看仪器调试记录，判断是否适用于实际水质。(3)进行实际水样比对试验。

3 数据采集传输系统

数据采集传输系统(以下简称“数采仪”)是通过数字信号、模拟信号、开关量通道采集监测仪表的监测数据、状态等信息，然后通过传输网络将数据、状态传输至上位机;上位机通过传输网络发送命令，数采仪根据命令控制监测仪表工作。数采仪具有数据采集、转换、存储、上传及远程设置和控制功能。

数采仪存在的问题有:(1)数采仪和分析仪设置的量程不一致:分析仪通过模拟信号向数采仪传输数据时，由于两者量程不一致，导致数采仪上传的数据被等比例衰减。(2)模拟假数据上传:利用数采仪软件系统模拟假数据上传，就是不管在线自动监测仪运行与否或监测结果如何，所有报送环保部门的数据均是通过软件模拟出来的假数据。(3)监测数据经处理过滤后上报:在数采仪前安装可编程模块或者直接对数采仪软件进行修改，进而对数据进行处理过滤。主要有两种方式:一种是在监测数据前乘以系数，将数据打折上报;另一种是不上报超标数据，而是自动生成低于排放限值的数据上报。(4)现场数据时间与监控中心数据时钟不一致。

核查办法:(1)现场核查:检查在线自动监测仪与数采仪数据显示、量程设置是否一致。现场检查时关闭在线自动监测仪或断开数采仪与在线自动监测仪的通信，查看数采仪是否仍有数据向上发送，调阅监控中心数据历史曲线可以发现假数据呈锯齿型有规律的波动，正常曲线应该是台阶式上升或者台阶式下降。调阅数采仪软件程序和数据包，查看是否有异常参数和数据。将在线自动监测仪数据、数采仪数据、监控中心数据进行一致性比对。(2)实际水样比对和质控样试验核查，对在线监测数据、数采仪数据、手工监测数据、监控中心数据进行一致性分析比对。

4 运行维护管理

“三分技术、七分管理”，污染源在线监测系统的建设是为环境监管服务的，没有一个完善的运营管理体制，系统很难发挥作用。特别是在线自动监测仪器的运行及管理，直接关系到监测数据的真实性、一致性、完整性。根据调查情况，现场端运行管理主要常见问题有:运行管理能力不足、运维记录作假、现场端基础资料不齐全。

4.1 运行管理能力不足

运行管理能力不足的体现包括:(1)运行人员业务能力较差，不熟悉仪器性能，不会维护仪器。(2)运行人员数量较少，往往一个运行管理人员需要负责多个现场端的运维。(3)运行管理制度不健全，无科学规范的运行管理记录。(4)常用试剂、易耗损配件储备不足，导致仪器发生故障后无法及时排除。(5)仪器发生故障后无法及时修复，未做补充监测。

核查办法:(1)现场核查:运行人员现场操作自动监测设备，并介绍仪器分析过程，观察运行人员业务是否熟练。查看试剂、易耗损配件储备情况。查看设备运转率和数据传输率，正常运转率和正常数据传输率均应不小于90%。(2)资料核查:查阅相关制度制定和执行情况，核实台账记录是否科学、完整。查看仪器故障排除时间，以及故障期间的手工监测数据。(3)资质核查:核查社会化运行单位污染源自动监控设施运营资质，以及运营人员上岗资质，并查看其是否在有效期内和按资质规定从事运行活动。

4.2 运维记录作假

运维记录作假体现在伪造巡检、校验、比对、试剂更换、管路清洗记录等。

核查办法:(1)资料审查:调阅日常巡检记录以及定期维护记录，查看记录是否完整、项目是否齐全、定期校验、比对数据是否正常等;将定期校验、校准记录与在线自动监测仪自动记录情况进行核对。(2)数据核查:调阅现场端和上位机历史数据，是否长期存在空白、固定等无效数据，异常数据是否进行补充等。

4.3 现场端基础资料不齐全

现场端基础资料包括以下材料:排污口规范化及点位确认文件、安装调试与试运行报告、联网报告、环境监测站比对监测报告、环境监测仪器质量监督检验中心适用性监测证书、国家环保产业协会认证证书、在线监测系统验收文件等。上述材料均为现场端必备的基础材料。

核查办法:(1)资料审查:核查以上文件是否齐全。

5 结语

根据环保部重点污染源自动监控平台显示，目前全国已对7 716家国控重点污染源实施了自动监控，国控重点污染源自动监控能力建设项目建设阶段任务基本完成［7］。根据2010年11月对华东地区污染源自动监控能力建设的调查，华东地区已经有7 635家企业安装了自动监控设施。对在线监控系统存在的问题还需要进行深入研究、分析原因、找出对策、进一步明确制度、强化监管、增强应用，才能使在线监测数据在减排核算、排污收费、现场执法、环境统计等方面发挥实效。

［1］HJ/T 353—2007 水污染源在线监测系统安装技术规范［S］.北京:中国环境科学出版社，2007.

［2］HJ/T 355—2007 水污染源在线监测系统运行与考核技术规范(试行)［S］.北京:中国环境科学出版社，2007.

［3］HJ/T 354—2007 水污染源在线监测系统验收技术规范［S］.北京:中国环境科学出版社，2007.

［4］HJ/T 356—2007 水污染源在线监测数据有效性判别技术规范［S］.北京:中国环境科学出版社，2007.

［5］朱风松，崔群，刘国才.城镇污水处理厂总量减排现场核查要点何在?［N］.中国环境报，2010-3-26(2).

［6］喻旗，谭自强，罗洁.污染源自动监控系统常见的作弊方式及监管对策［J］.环境污染与防治，2009，31(5):94-96.

［7］尹常庆，李晓芸.污染源自动监控设施监督管理的探析［J］.环境监控与预警，2009，1(1):54-56.

Study on Common Problems and Inspection Methods of Wastewater On-line Monitoring System

ZHANG Wan-song1，MIAO Xu-bo2，ZHU Feng-song2，HOU ming2
(1.Nanjing University of Information Science＆ Technology，Nanjing，Jiangsu 210042，China;2.East China Environmental Supervision Centre，Ministry of Environmental Protection，Nanjing，Jiangsu 210036，China)

On the basis of environmental enforcement inspection and survey in the last 2 years，some common problems about wastewater on-line monitoring system have been summarized.Based on this，the inspection methods of the sampling system，analytic system，data acquisition and transmission system and the operation and maintenance have been analyzed and checked one by one.The study provides reference for inspection and is beneficial to the application of wastewater on-line monitoring system.

on-line monitoring system;problem;analyze;inspection methods

X832

A

1674-6732(2012)-02-0022-05

10.3969/j.issn.1674-6732.2012.02.006

2011-04-07

张万松(1985—)，男，硕士，从事污染源自动监控系统研究。