城镇污水处理厂进出水水质水量在线监测系统设计分析

摘要：城镇污水处理厂进出水水质水量在线监测系统，对于我国生态环境保护的监管有着精准定位，能有效提高环境保护执法人员的工作效率和质量。针对在城镇污水处理厂处理过程中利用人工监控方式，污水处理监管效果不突出等问题，有必要完善城镇污水处理厂进出水水质水量在线监测系统。本文论述了城镇污水处理厂进出水水质水量在线监测系统设计，提高城镇污水处理厂环境监控工作的信息化水平，优化环境管理工作，为我国推广建设在线监测系统提供理论依据。

关键词：城镇污水处理厂;进出水;水质水量;在线监测系统

中图分类号：X832 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）12-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.081

Design and analysis of on-line monitoring system for water quality and quantity of urban sewage treatment plant

Zhao Linlin

（Taiyuan Environmental Monitoring Center，Taiyuan Shanxi 030000，China）

Abstract：Using an online monitoring system for the quality and quantity of water in and out of urban sewage treatment plants， it has a precise positioning for the supervision of ecological environmental protection in my country and can effectively improve the efficiency and quality of environmental protection law enforcement personnel. In view of the problems of using manual monitoring methods in the treatment process of urban sewage treatment plants， and the sewage treatment supervision effect is not outstanding， it is necessary to improve the online monitoring system for the quality and quantity of water in and out of urban sewage treatment plants.This article discusses the design of an online monitoring system for the quality of water in and out of urban sewage treatment plants，improves the information level of environmental monitoring in urban sewage treatment plants，optimizes environmental management， and provides a theoretical basis for the promotion of the construction of online monitoring systems in my country.

Key words：Town sewage treatment plant;Inlet and outlet water;Water quality and quantity;Online monitoring system

本文論述了城镇污水处理厂进出水水质水量在线监测系统设计，运用自动控制技术、计算机技术并配以专业软件，组成一个从取样、预处理、分析到数据处理及存储传输等的完整系统，从而实现对样品的在线自动监测，使我国环境监测工作的信息化水平不断提升，优化环境管理效果。

1 概述城镇污水处理厂进出水水质水量在线监测系统

1.1 发展现状

城镇污水处理厂进出水水质水量在线自动监测系统主要包括取样系统、预处理系统、数据采集与控制系统、在线监测分析仪表、数据处理与传输系统及远程数据管理中心，这些分系统既各成体系，又相互协作，以完成整个在线自动监测系统的连续可靠运行。在污水处理厂的进水口和出水口部位按照相关技术规范设置采样点、流量堰槽及安装流量计探头等，监测站房内包括在线分析仪及流量计，负责在线监测污水处理厂的水质和水量，分析计算数据，同时数据采集传输仪可以向监控中心和污水处理厂等地传输监测数据。[1]

在整个系统中，在线监测基站管理系统发挥着重要的作用，负责对污水处理厂现场仪器、集成控制单元、视频信号、监测数据等进行管理与共享，负责与远程中心管理平台的交互，实现整个监测过程的自动化及人工介入。不仅可以实时监控污染因子，还可以采集和管理仪表数据，实现系统各项功能。在系统设计过程中，需要结合仪表扩充要求，首先配置公用设备，在电源配置和基站控制接口等部位都要留出余量，布局站房的过程中需要考虑到今后扩容问题。

1.2 存在的问题

近些年，我国很多城镇安装了自动监测设备，使监测频率不断提升，同时可以获得准确的监测数据，但是一些监测设备没有联网，不利于环境监管部门掌握监测的数据。数据入库处理之后，电子文档只能进行查询检索和统计，无法为环保人员提供分析数据。[3]

分析城镇污水处理厂进出水水质水量在线监测系统运行，一些系统运行过程中缺乏稳定性，具有较高的故障率，无法满足在线监控数据的连续稳定运行，增加了运营人员的运营维护工作量及运营维护成本，对于在线监控工作增加很多不确定性，增加了生态环境监管部门分析判断在线监控设备运行情况的复杂性。此外，在数据采集、数据传输、监控模式以及系统容错等方面也存在不少缺陷，加大了相关工作人员的工作量。

不同厂家的在线监控设备系统设置不同，有些设备存在现场端可人工修改相应参数的情况，排污企业为了逃避污染因子超标监管而可能存在现场端修改参数或其他设备等弄虚作假的违法行为。

2 城镇污水处理厂进出水水质水量在线监测系统设计

2.1 设计原则

系统先进性：设计基站系统，可以满足实时在线监测要求，提供实时监测数据。需要选用先进的在线分析仪器，例如当前市场中广泛利用水质分析仪和自动采样系统，可以保障整体工作的稳定性。利用这些设备具有较短的分析周期和广泛的检测范围，可以处理各种复杂的水体，此外系统模块需要利用各种先进技术。[4]

系统稳定性：系统可以始终稳定地提供监测数据，主管机构和行政部门以此作为监管执法的依据，提高了监管执法部门的工作效率和准确性。为了发挥出城镇污水处理厂进出水水质水量在线监测系统的作用，不仅需要利用先进的分析仪器，还要保障系统集成效果，利用先进的工艺制造系统集成部件。

预警功能：在线监测系统具备自动保护功能和预警功能，在断电过程中可以发出报警，发挥报警保护作用，此外还具备设备故障报警和安全报警等功能，保障远程系统运行的稳定性。

远程监控功能：在基站系统设计过程中，为了减少系统维护的工作量，满足监管部门的监测执法要求，通过在线监控中心远程监控数据，明确在线系统的运行状态是否正常。为了保障技术的及时性，在系统中设置运营维护端口，利用现代通信手段，掌握在线监控系统的运行状态，出现故障，及时通知相关运营人员快速维护设备，并恢复正常。

2.2 工艺流程

城镇污水处理厂进出水水质水量在线监测系统运行过程中，系统首先需要采集水样，利用相关设备预处理水样，进入到测试周期，实施仪器配药，处理采集的水样。在现场端利用仪器自动监测COD、氨氮、总磷、总氮等污染因子，分析处理所有监测结果，最后远程传输采集到的监测数据。[5]

因为GPRS网络具有广泛的覆盖范围，可以快速地传输数据，保障通信质量。在城镇污水处理厂进出水水质水量在线监测系统设计过程中，在数据传输过程中利用GPRS，创新传统的通信方式，可以传输大量的数据，保障数据安全性稳定性，降低数据传输成本。

3 城镇污水处理厂进出水水质水量在线监测系统的硬件设计

3.1 设计水样采集和预处理单元

选择现场水样采集点：在设计水质自动监测站的过程中，需要选择代表性的水样，保障选择的水样在管路中不发生物理和化学变化。选择的采样点可以保证监测水质的代表性和监测数据的真实性。要按照相关技术规范要求，确定水样采集位置。[6]

水样采集单元的特点：水样采集单元包括取水泵组件和采样头以及隔离栅等部分。在实际工作中，需要控制水样吸入口和水面的距离处于0.5～1m范围内，同时，需要将隔离栅安装在采样头的四周，降低水面漂浮物的影响。在工作过程中利用自吸式取水泵，避免改变温度和溶解氧等参数，为了保障水样处于流动状态，要按照技术要求配合利用取水泵和管道内径。合理配置自吸泵的部件，当停止自吸泵的过程中，也不会发生水流失问题，维护自吸泵良好的运行状态。

3.2 设计清洗除藻单元

除藻单元主要包括计量泵和电动阀等部分，在取水管路和悬浮物参数管路中利用三条支路，负责主要除藻工作，同时利用PLC控制切换电动阀管路。在除藻过程中，首先是在管道中加入专用杀藻剂，可以将部分藻类杀灭，随后将管道排空，利用压缩气体提高管道的干燥性，可以将藻类彻底杀灭。清洗方式和除藻工作具备一致的实现方式，只是清洗方式没有实施加入和药剂加入的步骤，利用清洗工作，可以有效缩短除藻周期，节省系统运行成本。在识别运行状态的过程中，需要合理配置和处理清洗除藻工作的液位和开关量等。

4 城镇污水处理厂进出水水质水量在线监测系统的软件设计

4.1 设计监测基站的PLC软件

结合工艺要求，落实监测基站PLC自检工作，结合上位机监控系统光信号，有效控制整个基站的设备。PLC可以涉及污水处理厂所有设备的数据，通过运输处理操作之后，向上位机监控系统上传。如果电路发生故障，数据超过阈值，PLC可以停止控制设备，监控系统也可以发出报警信号。

4.2 设计监测基站上位机软件

在基站系统安装过程中，各个站的监测项目和环境参数都是不同的。在系统设计过程中，需要合理选择参数，如果监测项目发生变动，可以及时解决问题。基站管理系统负责现场设备和监测仪器通讯，同时可以交换远程监控信息，在水质系统中通讯环节发挥着重要的作用。设计参数信息界面，可以设定上位机的参数范围，并且在数据库中存放设定值，利用窗口显示数据库设置的参数。设计运行参数设置界面，用户可以利用该模块设置软件界面，系统结合参数向自动控制系统和仪器发送命令，指挥设备完成相关动作。设计远程通讯设置界面的过程中，主要设置数据报和日志上报两个方面，如果选择数据上报，系统结束仪器测试工作之后，在数据库保存数据，同时可以向在线监控中心上报监测数据。选择日志上报形式，打包处理全天存储的数据，并且向在线监控中心远程传送。[7]

4.3 设计通信模块软件

在整个系统软件中通信模块发挥着重要的作用，该模块主要是发挥GPRS网络技术，可以向环境监控中心实时传输监测数据，节省数据传输成本，同时有利于提高传输效率。各个基站利用GPRS通信方式，同时可以在IPC上显示采集到的数据。在程序设计过程中可以定义格式，服务器接收数据之后，首先判断数据格式，如果数据格式和系统不一致，可以利用服务器存储数据，否则可能会出现数据丢弃数据。

5 结束语

城镇污水处理厂进出水水质水量在线监测系统具有较强的适应性和拓展性，因此，我国各个城镇可以广泛拓展利用水质水量在线监测系统，合理监管污水处理的水质水量达标排放，优化城镇污水處理厂的工作效果，提高了生态环境部门对污水处理厂排放情况监管和执法的精准度和时效性。同时，也有不足之处，有待进一步完善。

参考文献

[1]韦丹.水质在线监测系统在污水处理中的应用[J].中国资源综合利用，2020，38（05）：178-180.

[2]何中华.基于污水处理系统在线监测仪与测试技术分析[J].环境与发展，2019，31（10）：160+162.

[3]吕睿，寇力斐，周亦岸，等.甘肃省城镇污水处理厂测管协同监测中的问题和建议[J].甘肃科技，2019，35（10）：7-9.

[4]冯艳艳.污水处理系统COD在线监测系统运行质量的控制分析[J].科技创新与应用，2019（03）：126-127.

[5]赵琦.污水处理厂电气控制设计及节能措施探讨[J].工程建设与设计，2019（01）：79-82+85.

[6]贾晓辉.城镇污水处理厂的生产工艺和监察要点[J].山西化工，2018，38（02）：202-204.

[7]张鹏.水质在线监测系统在城镇污水处理厂的应用分析[J].环境与发展，2018，30（01）：141-142.

收稿日期：2020-09-11

作者简介：赵琳琳（1985-），女，汉族，硕士研究生学历，中级职称，研究方向为水质监测。