污水水质自动监测监控技术

张国君

（山西焦煤集团西山煤电 杜儿坪矿，山西 太原030022）

1 项目背景

杜儿坪煤矿井下生产使用的是污水厂处理过的污水，是矿井复用回收水。以前没有发生过意外事故。但在2014年11月1日发生了一起由劣质污水直接供到井下各生产队组的严重事故，给全矿井下生产设备特别是冷却系统、除尘系统、液压系统带来了极大的危害和损失，导致了各队组停产处理，严重影响了生产工作，以及后续的隐患还在显现。事后，矿组织相关单位人员到污水厂进行了事故追查。事故发生原因是污水厂的进厂水质比平常污染严重，（有单位私自把煤泥水排到了污水池中），而污水厂工作人员未采取任何措施，加大对污水的净化力度，也没有及时上报相关部门，导致不合格污水进入井下设备中。同时调查发现污水从进厂到进入高山污水库供水的环节中，无任何监测手段，只有靠人工每天一次的化验，而全天的供应中水质发生变化没有自动监测控制装置。相关人员一致认为，必须实时对污水水质进行监测监控，一旦水质不达标，坚决不能供入井下，确保该类事故不再发生，并责成矿调度进行技术调研。经调研，我国目前没有现成的污水水质监测自动报警控制系统。经与浊度仪生产厂家沟通与技术攻关，形成具体方案见图1。

图1 杜儿坪矿矿井水循环使用示意

2 项目技术方案

2.1 水质现场采集部分

（1）在杜儿坪矿污水加压站泵房安装在线浊度仪表及报警装置，当水质发生变化超标时，浊度仪表便发出报警，同时将水泵的电源断掉停泵。并将数据实时上传至调度室，计算机发出报警，调度值班人员通知相关人员采取措施，查明原因。

在线浊度仪为进口型，具有自动清洗功能，免去人工维护。

进口浊度传感器特点：

① 月检查及清扫一次窗口即可。

②采用蓝宝石玻璃实现轻松保养。采用抗磨损蓝宝石玻璃，保养清洁时，不必担心磨损窗面。

③ 外形小巧，不挑剔安装场所。只需投放便可完成安装。

a、0～500.0NTU；

b、分辨率：1NTU；

c、准确度：±2%；

d、电流隔离输出：4～20mA（负载＜750Ω）；

e、输出电流误差：≤±1%FS，杜绝超标的污水排到高山水库内，保证供水安全；

f、报警继电器：AC220V、7A；接加压泵电源控制回路；

g、RS485通讯接口；接光电转接器；

h、电源：AC220V±22V，50Hz±1Hz；可选配DC24±2.4V，1A供电；

i、防护等级：IP65；

j、时钟精度：±1分／月；

k、数据存储量：1个月（1点／5分钟）；

l、数据连续掉电保存时间：10年；

m、重量：0.8kg；

n、工作条件：环境温度0～60℃，相对湿度＜85%；

o、传感器安装方式沉入式。

（2）在下水平污水加压泵DN250mm管路上安装电磁流量计，实时掌握往高山污水库的供水量，以及每日的污水使用量。为日常供水及井下水的使用量提供可靠依据，为矿安全生产供水提供保障。流量计性能指标下

测量误差：±1.0%；

聚氯脂橡胶：－20℃～80℃；

环境温度：－25～＋45℃；

相对湿度：5%～95%；

额定压力：4.0MPa；

流速范围：0.3～12m／s；

电 导 率：被测流体电导率不小于5μs／cm；

输出信号及负载电阻：0～10mADC，0～1000Ω；

输出频率上限：1～5000Hz设定；4～20mADC，0～500Ω具有防雷击保护；

串行通讯：或RS485脉冲输出上限5000CP／S；脉冲当量为0.0001～1.0m3／CP；

脉冲宽度：自动设置20ms或方波；

电极材料：含不锈电极材料：含不锈钢（M02Ti）、钛（Ti）、钽（Ta）、哈氏合金（HB）、铂（Pt）。

2.2 数据采集系统

除现场操作人员及时掌握水质标准和排水量，提供依据外，将参数传输到矿调度指挥中心，从加压泵房采集的参数利用光缆传到强力皮带环网交换机入网。调度室加装一台计算机，实时显示采集的数据情况，为矿调度指挥中心指挥生产提供了有力的依据。

SJBQ－CJ多路数据采集系统。数据采集系统，是将仪表和电脑通过电流输出转换成RS485通讯信号传输到电脑上。将仪表的测试数据在电脑内的数据采集系统软件中直接显示结果。该软件再根据仪表上参数进行设定，如波特率、记录时间、位置编排等参数，设置后点击开始采集，数据会直接显示在软件的当前窗口上，此数据可以自动保存在软件内，以表格的形式显示，可以进行“数据查看”，在数据查看内，可以按照用户设定的时间进行查询以前的测量值。可以在表格内进行打印预览和直接打印。

安装以光盘的形式运行安装，软件操作系统不再累述。数据采集系统的硬件组成为：

（1）电源转换器（220VAC转24VDC供电给通讯转换器）；

（2）通讯转换器（4～20mA电流输出转成RS232通讯连接到通讯接头上）；

（3）通讯接头；

（4）数据通讯线（连接电脑端口）。

2.3 数据传输显示系统

每台仪表有4～20ma的标准信号，通过光电转换器进入光缆进行传输至调度室，然后在通过光电转换器转换为电信号，通过通信接头和数据线连接到电脑上，供调度人员查看相关数据。同时这台电脑设置网络共享，其他人员访问这台电脑的IP地址也可以查看相关数据。

3 结语

污水自动监测监控系统在该矿是一个尝试性的工作，通过安装以后相关人员通过在线监控，可以实时查看污水水质及流量的变化情况，发现问题可以及时进行联系，从而杜绝了不合格的污水进入井下，确保了井下各系统的安全平稳运行。