水汙染源在線動態跟蹤監測方法和系統的製作方法

2023-09-18 07:31:50

專利名稱：水汙染源在線動態跟蹤監測方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明是關於測量，特別是關於對水汙染源的在線動態跟蹤監測的方法和系統。
背景技術：
水是地球上生命賴依存活的重要資源之一，但隨人類物質文明的發展，江、海、河、湖不斷遭受汙染的侵害，純淨的水資源日益枯竭。由於水的汙染，不僅直接危及人類，而且對自然界的生態環境也產生了嚴重幹擾。為此水資汙染問題正日益受到各國政府重視，並制定相應的法規、措施，並投入大量資金以保護水源。從上世紀80年代起，我國陸續在重點工業城市建立水質自動監測站，對工業企業的廢水排放進行測定監督，控制廢水排放濃度以減輕對水源的汙染程度。隨著科學技術的發展和對環境汙染危害的深入研究，人們對環境監測的指導思想也發生了變化，即由原先的排汙濃度控制轉為排汙總量控制，這樣就需要在測定工業廢水各參數[如pH、TOC(總有機碳)、COD(化學需氧量)、氨氮、總磷、總氮、重金屬……等]值的同時使用流量計來測量排放總量；通常採用超聲波流量計或電磁流量計，但也有採用其它形式流量計的。
目前，在以控制排放總量為原則的在線自動監測使用的監測方法是首先設定水汙染源的最低流量，當採樣堰流槽中的工業廢水流量達到該最低流量時，流量計發出信號，通過微處理器啟動在線監測和採樣儀器取樣分析、測定，並以一定的時間間隔作為採樣和測定頻率，例如每隔一小時或二小時採樣、分析測定一次，並將測定結果輸入數據採集儲存器(參見圖1)；若堰流槽中的工業廢水達不到最低流量，即使到了規定的時間間隔，在線監測儀器也不會啟動進行分析測定。
這樣的在線自動監測系統有排放就有監測，沒排放就不監測，看似十分合理完善，但實際上存在很大缺陷，例如被監測單位在監測起始時以經過處理的低濃度工業水排放，當自動監測進入監測的間隔階段時，突然以高濃度的超標廢水排放，而到將臨近下一輪自動監測時，則又以合乎排放標準的低濃度工業廢水進行排放，等過了下一輪的監測後，又排放超標廢水；第二種情況則是廢水的濃度不變，在兩次測量的時間間隔中突然大流量排放；第三種情況則是在兩次測量的時間間隔中廢水不僅濃度增高、而且流量加大。以上這三種情況均能使現有規範的監控、監管工作落空，而讓超濃度、超量的廢水排入自然水系，危害環境生態。之所以產生這些弊端的原因在於兩次測量的時間間隔的長短一經設定之後是不變的，它不能隨工業廢水排放流量和濃度的變化而改變。

發明內容
本發明的目的在於提供一種水汙染源在線動態跟蹤監測方法和系統，解決在線監測的頻率隨排放的工業廢水的流量變化和/或汙染濃度的變化而自動改變，以達到符合排汙實際狀態的監測的技術問題。
本發明解決上述技術問題所採用的技術方案是一種水汙染源在線動態跟蹤監測方法，包含在達到最低流量條件下，按規定的時間間隔自動定時啟動在線監測儀器進行分析測定和留樣，其特徵在於根據排放單位具體情況設定一個大於最低流量的流量突變基礎值和一個大流量值，在該流量突變基礎值和大流量值的範圍內當流量計測得的流量值為該流量突變基礎值時，在線監測儀器自行啟動進行首次流量突變檢測，隨後在線監測儀器按流量＝C(1+N％)的公式自行啟動檢測一次，式中C為前次流量突變檢測時的流量值，N為一不大於100的任意正數，當排放流量≥大流量值時，在線監測儀自行進入特殊時控監測，其二次監測的時間間隔，按企業類別不同而專門設定；在上述定時間隔監測和流量變化時的監測中，若測得的排汙指標超標，則在線監測儀器自行進入超標時控監測、並留樣，且在該超標時控監測過程中，後次監測的參數大於前次監測時留樣。
其特徵在於當排汙指標超標時，在線監測儀自行進入超標時控監測與留樣後，僅對該超標的監測項目進行自跟蹤測定。
一種使用上述方法的水汙染源動態跟蹤監測系統，包含流量儀、多參數分析測定儀、自動採樣系統、數據採集存儲器，其特徵在於設置有可編程邏輯控制器，該可編程邏輯控制器的控制程序為1.接受、比較流量儀的流量信號，當流量≥最低流量值時，使系統中自動採樣系統、多參數分析測定儀和數據採集存儲器處於待機狀態；2.在待機狀態下，若流量≤流量突變基礎值，按設定的時間間隔，定時向多參數分析測定儀、自動採樣系統和數據採集存儲器發出信號，啟動自動採樣系統採樣、經多參數分析測定儀進行監控項目測定、並將測定結果寫入數據採集存儲器且與排放標準值對比，進行正常的定時監測；3.若流量信號判別≥流量突變基礎值時，從該流量突變基礎值以及流量達C(1+N％)時均發出一次信號，啟動自動採樣系統採樣、多參數分析測定儀進行監控項目測定、數據採集存儲器存入測定數據，且與排放標準值對比，上述公式中，C為前次流量突變分析測定時的流量值，N是一不大於100的任意正數；4.當判別流量信號≥大流量值時，按設定的特殊時控時間間隔發出信號，啟動自動採樣系統採樣、多參數分析測定儀進行監控項目測定、並將測定數據存入數據採集存儲器，且與排放標準值對比；5.於上述2～4的檢測過程中，經對比若測定數據大於排放標準值，則按超標時控間隔發出信號，啟動自動採樣系統、多參數分析測定儀對超標項目進行連續跟蹤測定、留樣，將測定數據寫入數據採集存儲器且與前次測定數據對比，若相等或小於前次測定數據則不留樣，直至測定數據等於或小於排放標準值時恢復原檢測過程的檢測程序。
其特徵在於該系統的特殊時控時間間隔小於定時時間隔，超標時控間隔小於特殊時控時間間隔，具體時間可按排汙染源的行業性質和生產規模設置。
本發明的優點在於將現有的定時間間隔控制監測與流量突變動態監測和參數超標自跟蹤監測三方面有機的緊密結合，用自動化程序控制的手段，能方便地對水汙染源的排放進行動態的跟蹤監測控制，避免目前通常使用定時時間間隔控制監測存在的盲區和缺陷，可以對企業所排廢水的真實狀況做出一個全面、準確的描述和分析判斷，有利於加強對廢水排放的治理工作，有效地實現對自然水系的保護。


圖1是現有廢水定時間間隔控制監測程序示意圖。
圖2是本發明的控制程序示意圖。
具體實施例方式本發明的監測方法包含在達到最低流量條件下按規定的時間間隔自動定時啟動在線監測儀器進行分析測定和留樣的定時間間隔控制監測，除了這一現有的常用監測方法外，本發明的水汙染源在線動態跟蹤監測方法還具有隨企業廢水排放量非正常增大和廢水參數指標超標進行有效監測的功能。本發明的監測方法針對每一企業(即水汙染源)的生產性質、規模等實際情況除制定有一最低流量值a外，還設定一流量突變基礎值b、一大流量值e，當監測系統中堰流槽中的流量達到最低流量值a時，置於堰流槽中的流量儀發出信號通過可編程邏輯控制器使監測系統的在線監測儀器如自動採樣系統、多參數分析測定儀(或多個單參數分析測定儀的組合)等進入待機狀態，如果堰流槽中的流量在未達到流量突變值b之前，整個監測系統是按現有的定時間隔控制監測進行工作，例如，設定的定時時間隔為2小時，則每2小時啟動一次自動採樣系統和多參數分析測定儀，進行採樣分析，並將分析結果寫入數據採集存儲器，且與參數的標準值比較和按規定留樣，只要測得的參數值≤標準值，系統始終處於這種工作狀態。
如果測得參數值≤標準值，在上述規定的2小時的時間隔中，堰流槽的流量突然加大，一旦流量儀的信號達到設定的流量突變基礎值b時，可編程邏輯控制器立即啟動自動採樣系統採樣、多參數分析測定儀分析測定進行首次流量突變檢測，並將測定的參數寫入數據採集存儲器，且與標準值比較。若流量繼續加大，流量儀的信號達到前次流量突變檢測時的流量值C的(1+N％)倍的流量值時，可編程邏輯控制器啟動一次自動採樣系統和多參數分析測定儀進行上述的採樣、測定、寫入數據和比較，上述公式中，N為一不大於100的任意正數，由檢測主管部門設定，這一監測過程隨流量的不斷增大而重複，直至流量達到大流量值e為止。若流量儀發出的信號超過大流量值e，則可編程邏輯控制器按特殊時控時間間隔發出信號啟動在線監測儀器進行跟蹤監測，該特殊時控的時間間隔要小於定時間隔控制監測的時間間隔，其具體的時間可按需要設定。監測的結果由數據採集存儲器記錄並比較。若流量下降，則可編程邏輯控制器按流量儀的流量信號值使在線的監測儀器處於相應的監測周期。
在上述的監測過程中，只要測得的參數超過預定的標準值，則可編程邏輯控制器發出指令信號使監測系統進入超標時控監測，並留樣。該超標時控監測的時間間隔通常按所使用的檢測儀器測定一次所耗時間為準，也可按實際需要設定，該時間間隔通常又小於上述的特殊時控時間間隔，對超標廢水的超標項目進行自動跟蹤監測留樣，記錄數據且對比。若後次監測的超標參數與前次監測所得相同或小於，則不再留樣，否則將繼續留樣。若廢水的測量參數恢復至標準值以下，經比對，可編程邏輯控制器則使監測系統恢復至以排放流量大小為依據的監測程序。
請參閱圖2所示，結合一個實施例對本發明的方法和系統作進一步的描述，在本實施例中，最低流量值a設定為3噸/時，流量突變基礎值b設定為10噸/時，大流量值e設定為150噸/時，特殊時間間隔設定為20分鐘(對需測定COD參數的系統為≥40分鐘)。使用本發明監測方法的監測系統除包含現有水汙染源在線監測系統所具有的流量儀、多參數分析測定儀、自動採樣系統、數據採集存儲器外，還設置有可編程邏輯控制器。該流量儀設置在水汙染源的排放堰流槽內，它可以是超聲波流量計、電磁流量計或其它各類流量計，該流量儀信號輸出線與可編程邏輯控制器相連，將流量信號輸至後者。該多參數分析測定儀視所要監測廢水的汙染因子，如pH值、TOC(總有機碳)、COD(化學需氧量)、氨氮、總磷、總氮、重金屬……等，可以是檢測全部因子的綜合性分析測定儀，或者是檢測單一因子的儀器組合，它由信號電纜接受可編程邏輯控制器的啟動信號，並將檢測獲得的參數值由輸送電纜送至數據採集存儲器寫入，並與儲存的原記錄對比，對比結果返回可編程邏輯控制器。該自動採樣系統由信號電纜接受可編程邏輯控制器的啟動信號，啟動採樣泵從堰流槽中抽取廢水至多參數分析測定儀和留樣瓶進行測定、留樣。本發明的可編程邏輯控制器可以是各種型號的可編程邏輯控制器，該可編程邏輯控制器控制程序如下1.接受從流量儀傳輸來的流量信號，並與設定的最低流量比較，若比較結果，判定輸入的流量信號≥3噸/時的最低流量值a，則發出指令信號，使監測系統中的自動採樣系統、多參數分析測定儀和數據採集存儲器處於待機狀態。
2.在待機狀態下，若判別輸入的流量信號≤該監測系統設定的10噸/時流量突變基礎值b，則按設定的時間間隔(本實施例為2小時)每2小時向自動採樣系統、多參數分析測定儀和數據採集存儲器發出一次啟動指令信號，啟動自動採樣系統的採樣泵從堰流槽中抽取廢水採樣，並啟動多參數分析測定儀進行分析測定，測定結果輸入數據採集存儲器，且與排放標準值對比，若測定值≥標準值，發出指令使系統進入超標時控監測；否則系統按正常的每2小時監測一次的定時監測程序。
3.在正常的定時監測下，若接受的流量信號經判別＝10噸/時的流量突變基值b時，發出指令信號啟動自動採樣系統、多參數分析測定儀進行首次流量突變檢測的採樣、監測一次；以後流量每突增至前次突變檢測時的流量值C的(1+N％)倍時發出一次指令信號，啟動一次自動採樣系統、多參數分析測定儀，進行採樣測定一次，公式中的N為不大於100的任意正數；若流量穩定在某一區間內，不論經過的時間長短，只要流量不超出該區間，不發出任何啟動指令。每次檢測結果寫入數據採集存儲器，且與標準值對比。例如設定N為20，第一次流量突變檢測時的流量值10噸/時即為第二次流量突變檢測流量計算公式中的C值，則突變至10(1+20％)＝12噸/時時，發出指令進行第二次流量突變檢測，而該12噸/時則作為第三次流量突變檢測的流量計算中的C值。
4.當判別流量信號＝150噸/時的大流量值e時，發出指令信號啟動自動採樣系統、多參數分析測定儀進行採樣測定一次，並將測定結果寫入數據採集存儲器，且與標準值對比，只要不超標，隨後即使流量繼續加大也按設定的每20分鐘特殊時間間隔發出一次指令信號啟動自動採樣系統、多參數分析測定儀進行採樣、監測一次，並將結果寫入數據採集存儲器，且與標準值對比。
5.在上述2～4的過程中，一旦檢測結果經對比大於標準值(例如pH值＜6或＞9、TOC＞30、COD＞100mg/L、……)時，指令多參數分析測定儀針對超標參數項目重複分析測定以確認，並留樣；以後系統則進入超標時控監測，通常按多參數分析測定儀測定一次所需的時間作為超標時間間隔發出指令信號啟動自動採樣系統、多參數分析測定儀對超標項目進行下一輪的採樣、分析測定，並將測定結果寫入數據採集存儲器，且與標準值和前次測定數據比較，若大於標準值而小於等於前次測定數據，則不留樣，若大於前次測定數據則執行連續兩次分析測定以確認，並留樣；一旦比較結果小於標準值，恢復按流量儀測得的流量值確定的程序。
權利要求
1.一種水汙染源在線動態跟蹤監測方法，包含在達最低流量條件下，按規定的時間間隔自動定時啟動在線監測儀器進行分析測定和留樣，其特徵在於根據排放單位具體情況設定一個大於最低流量的流量突變基礎值和一個大流量值，在該流量突變基礎值和大流量值的範圍內當流量計測得的流量值為該流量突變基礎值時，在線監測儀器自行啟動進行首次流量突變檢測，隨後在線監測儀器按流量＝C(1+N％)的公式自行啟動檢測一次，式中C為前次流量突變檢測時的流量值，N為一不大於100的任意正數，當排放流量≥大流量值時，在線監測儀自行進入特殊時控監測，其二次監測的時間間隔，按企業類別不同而專門設定；在上述定時間隔監測和流量變化時的監測中，若測得的排汙指標超標，則在線監測儀器自行進入超標時控監測、並留樣，且在該超標時控監測過程中，後次監測的參數大於前次監測時留樣。
2.根據權利要求1所述的水汙染源在線動態跟蹤監測方法，其特徵在於當排汙指標超標時，在線監測儀自行進入超標時控監測與留樣後，僅對該超標的監測項目進行自跟蹤測定。
3.一種使用上述方法的水汙染源動態跟蹤監測系統，包含流量儀、多參數分析測定儀、自動採樣系統、數據採集存儲器，其特徵在於設置有可編程邏輯控制器，該可編程邏輯控制器的控制程序為1.接受、比較流量儀的流量信號，當流量≥最低流量值時，使系統中自動採樣系統、多參數分析測定儀和數據採集存儲器處於待機狀態；2.在待機狀態下，若流量≤流量突變基礎值，按設定的時間間隔，定時向多參數分析測定儀、自動採樣系統和數據採集存儲器發出信號，啟動自動採樣系統採樣、經多參數分析測定儀進行監控項目測定、並將測定結果寫入數據採集存儲器且與排放標準值對比，進行正常的定時監測；3.若流量信號判別≥流量突變基礎值時，從該流量突變基礎值以及流量達C(1+N％)時均發出一次信號，啟動自動採樣系統採樣、多參數分析測定儀進行監控項目測定、數據採集存儲器存入測定數據，且與排放標準值對比，上述公式中，C為前次流量突變分析測定時的流量值，N是一不大於100的任意正數；4.當判別流量信號≥大流量值時，按設定的特殊時控時間間隔發出信號，啟動自動採樣系統採樣、多參數分析測定儀進行監控項目測定、並將測定數據存入數據採集存儲器，且與排放標準值對比；5.於上述2～4的檢測過程中，經對比若測定數據大於排放標準值，則按超標時控間隔發出信號，啟動自動採樣系統、多參數分析測定儀對超標項目進行連續跟蹤測定、留樣，將測定數據寫入數據採集存儲器且與前次測定數據對比，若相等或小於則不留樣，直至測定數據等於或小於排放標準值時恢復原檢測過程的檢測程序。
4.根據權利要求3所述的水汙染源在線動態跟蹤監測系統，其特徵在於該系統的特殊時控時間間隔小於定時時間隔，超標時控間隔小於特殊時控時間間隔，具體時間可按排汙染源的行業性質和生產規模設置。
全文摘要
本發明是關於測量。一種水汙染源在線動態跟蹤監測方法，包含在最低流量條件下按規定的時間間隔啟動在線監測儀器進行分析測定和留樣，還根據具體情況設一流量突變基礎值和一大流量值，在該兩流量值的範圍內，當流量＝C(1+N％)時，在線監測儀器自行啟動檢測一次，其中C為前次流量突變監測時的流量值，N為小於100的正數，當流量≥大流量值時，在線監測儀器按不同企業類別設定的時間間隔進入特殊時控監測，在上述的監測中，若測得超標排汙指標，則自行進入超標時控監測、且在後次監測的參數大於前次監測時留樣。解決在線監測的頻率隨排放的工業廢水的流量變化和/或汙染濃度的變化而自動改變，以達到符合排汙實際狀態的監測的技術問題。
文檔編號G01N33/18GK101021543SQ200710038018
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月13日 優先權日2007年3月13日
發明者夏自強, 錢瑾, 張明旭, 韓中豪 申請人:上海市環境監測中心