一種工業園區廢水排放汙染物智能化監控方法
2023-05-01 15:08:06
專利名稱：一種工業園區廢水排放汙染物智能化監控方法
技術領域：
本發明涉及一種環境汙染物監控方法，尤其是特別涉及一種工業園區廢水排放汙染物 的智能化監控方法，用以實現對企業廢水排放的實時監控和排汙總量的科學計算。
背景技術：
2000年以來，我國各地逐步把化工、印染、食品、造紙、製藥等對水環境有較大汙染 的企業集中到相應工業園區，園區內該類企業的廢水經簡單處置後匯集園區汙水處理廠， 由園區汙水處理廠統一處理，並按各排汙企業排汙總量(計算)收取汙水處理費和排汙費。 目前國內各類工業園區排汙企業的汙水汙染物(總量)監測(控)系統的組成結構如圖1所示。環境監測系統由以下幾部分組成環境監測信息化平臺(設置在各級環保部門)、環境信息化監測與管理終端、(排汙)現場數據採集儀以及底層(汙染物)在線測量儀表等。監測的基本過程是，現場數據採集儀採集所在排汙點在線測量儀表測得汙水排放流量、COD (化學需氧量)、NH3-N (氨氮)等參數，通過無線或者有線的方式，將數據發送到環境監測 信息化平臺，由信息化平臺進行相應處理及計算，各個環境信息化監測與管理終端根據相 應權限通過信息化平臺獲取相關數據。我國目前的汙染物監測系統，汙染物排放的相關指標或參數，如COD (化學需氧量)、 NH3-N(氨氮)等的在線採集、測量方法，大量採用傳統的化學藥劑法(即業內俗稱的"溼法")， 一次採集、測量通常需要十幾分鐘到一兩個小時，且需消耗一定試劑和電能(如按國標 GB11914-89做一次水汙染物C0D測量，至少需要兩個小時，消耗重鉻酸鉀、硫酸亞鐵或酸 性高錳酸鉀、草酸等氧化劑、還原劑及電能所產生的直接成本，目前約需人民幣7 8元以 上；送第三方檢測，則一次檢測費用需65 90元左右)。因此，由於成本上的原因，目前 我國環保行業對企業汙水汙染物排汙總量在線監測，普遍以4 6小時間隔釆集排汙口汙水 瞬時樣本，由在線COD (化學需氧量)、NH3-N (氨氮)等儀器進行測量(一天4 6次)，再 依據這些測量值乘以(該排汙口)這段時間間隔內(由流量儀測得)的汙水排放累積流量， 計算得到這段間隔時間的COD、 NH3-N等參量的排放總量；或者用一個月內採集的全部COD、 NH廠N數據(通常在120 180個左右)的算術平均值乘以這個月的累積汙水流量，得出該 排汙口的C0D、 NH3-N月排放總量。綜上，可以看出目前我國環保行業普遍採用的監測企業COD (化學需氧量)、NH3-N (氨 氮)等汙染物排放監測及總量計算方法上存在如下不足1. 排汙總量測量與計算方式不科學
目前採用的計量方式是由基於化學藥劑法的傳統COD (化學需氧量)、NH3-N (氨氮)等 在線測量儀器進行測量(一天4 6次)，再依據這些測量值乘以(該排汙口)這段間隔時 間內(由流量儀測得)的汙水排放累積流量，計算得到這段間隔時間的COD、 NH3-N等參量 的排放總量。對於目前的採樣方式，排汙流量與汙染物在線測量相互獨立，且採樣間隔過 大(4 6個小時)，以4 6個小時中(通常是此時段開頭) 一次汙染物瞬時測量數據代表 整個時段平均值參與排汙總量計算，顯然不合理、不科學。
2. 排汙企業對汙染物在線測量儀表採樣與測量規律極易掌握
由於目前水汙染中的主要汙染物COD (化學需氧量)、NH3-N (氨氮)在線採集、測量耗 時長、成本高，因此目前國內各級環保部門對排汙監測的採樣時點允許間隔時間很長(4 6個小時)。故排汙企業對汙染物在線測量儀表採樣與測量規律極易掌握(測量儀表有採樣 及測量結果現場實時顯示功能)，這就給不誠信企業利用在兩次採樣之間間隔的幾個時間段 內集中排放高汙染物濃度汙水變得十分"方便"、"可靠"與"經濟"。然而目前的汙染物排 放監控系統無法對這些不誠信企業的上述卑劣行為進行有效監控，因而難以對這些不誠信 企業進行追究和懲處。
3. 園區汙水處理廠安全可靠的運行存在隱患
對於工業園區內企業排出的超高濃度汙水，需要排汙企業自行預處理，達到一定的濃度 範圍，才允許進入園區汙水處理廠集中進行處理；而園區汙水處理廠出廠水質按規定應達 到二類水質標準後才能排入江河。而對於不同汙染物濃度的汙水的處理成本(每噸處理汙 水費)不同，收費也應不同。
由於目前水汙染主要汙染物COD (化學需氧量)、NH廠N (氨氮)在線採集、測量採用的 傳統的"溼法"，耗時長、成本高，造成目前基於"溼法"的汙染物監測系統採樣時間間隔 過長，因此目前的監測系統難以有效、及時地監測排汙濃度的突然變化，對不誠信企業利 用兩次測量間隔的3 5個小時左右的間隙時間突擊大量排放超高濃度汙水，可能會超過工 業園區汙水處理廠的處理能力，從而導致大量殺死汙水處理廠中的可降解菌種，威脅到汙 水處理廠安全可靠的運行；若這部分汙水直接排放到江河中，則會對當地水環境和下遊地 區的水環境、生態產生嚴重的損害及破壞。
發明內容
本發明提供一種適合工業園區企業排汙實時監控和排汙總量科學計算的水汙染物智能化監控方法，能克服現有汙染物總量監測方法存在的採樣間隔時間長、難以進行汙染物濃 度的實時監測及汙染物排放總量準確計算及無法有效監測(管)排汙企業超排、偷排行為 的缺陷。該方法採用採樣速率較快的在線準實時測量儀表，不僅實現了對定點排汙口排汙 情況的實時監控，有效地保障工業園區汙水集中處理廠的安全可靠的運行；而且可以科學 地計算出所監控排汙口汙染物排放總量，特別適合對工業園區企業汙水汙染物排汙實時監 控及排汙總量科學地測量與計算。
本發明方法的構思是選用準實時的測量儀表，如準實時的C0D (化學需氧量)測量儀、 NH3_N (氨氮)儀等，通過對智能化監控儀相關參量設置，對廢水汙染物濃度進行較高頻率 的測量，可大大減小排汙總量計算時的偏差；並對排汙管道進行實時智能化監控。由智能 化監控儀把採集、處理獲得的廢水流量、監測水汙染物濃度、排放總量等等相關數據信息 通過GPRS模塊發送給上層的信息化管理平臺，在發現排汙管道中汙染物濃度的突然變化等 異常情況時以無線方式發送警報信息，並在必要時通過控制電控閥門關閉該排汙口。
本發明採用的技術方案如下
一種工業園區廢水排放汙染物智能化監控方法，其特徵在於
在汙染物監測系統中，採用準實時水汙染物在線測量儀，包括COD測量儀和氨氮測量儀； 廢水排放汙染物的監測包括以下步驟
1) 在線測量儀連續在每個測量周期Ar內，對被測汙染物採樣一次，並檢測被測汙染物
瞬時濃度C,;
2) 流量計測量該測量周期Ar內的累積流量g,;
3) 按流量權比，計算汙染物排汙總量Z，公式如下
其中，AT = ^L， /。 /2分別為計算排放總量的起始和結柬時間；
4) 當步驟l)所測得的汙染物瞬時濃度C,發生異常變化時，若該濃度值達到或超過設
定的報警值或強行關斷值，則自動觸發報警或自動關閉排汙口。
本技術方案對排汙參數的採集改用準實時的在線儀表，包括COD測量儀和氨氮測量儀
等。所述的準實時在線測量儀不同於基於經典化學藥劑法("溼法")類汙染濃度測量(分 析)儀表，能夠實現廢水汙染物的準實時監測，並符合國家有關環境監測的技術標準與規範。以C0D為例，將目前環保行業普遍採用的經典化學藥劑法(即業內俗稱的"溼法")類 汙染濃度測量(分析)儀表換成採用準實時的在線監測儀表(即業內俗稱的"幹法"類儀 表)，如目前先進的UV254紫外有機物分析法。這種測COD的"幹法"己經有國家環保總局 發布的行業標準(HJ/T 191—2005)，完全可以應用於實際的系統中。採用這種方式，可以 在線實時的對汙水進行檢測，例如採用美國HACH公司的紫外COD測量儀，採樣間隔最小可 設置為1分鐘，這就可以實現對COD近似實時的監測，徹底杜絕一些不誠信企業利用採樣 間隔的時間集中排放高汙染濃度汙水的可能性。另外，改用在線準實時儀表進行測量後， 除了每次測量時儀表需消耗極少量電能外，測量成本幾乎為零。
目前環保行業普遍採用的基於經典化學藥劑法("溼法")類汙染濃度測量(分析)儀表 構建的系統，採樣間隔Ar—般為4 6個小時；即使不考慮排汙企業受利益驅動，利用兩 次測量之中幾個監測真空期惡性突擊排放，將一次汙水採樣、汙染物濃度測量值作為4 6 個小時平均值用於計算汙染物排汙總量￡顯然將產生很大偏差。
基於採用準實時汙染濃度測量(分析)儀表(即業內俗稱的"幹法"測量儀表)，本發 明提出了一種準實時汙染濃度及總量的測量與監控方法。
具體來說，本發明提出的基於"幹法"準實時汙染濃度測量(分析)儀表的方法，其連 續測量周期Ar可選擇範圍為l分鐘《Ar《20分鐘(即每24小時需按等時間間隔均勻採 樣測量72 1440次)。通過大幅度減小採樣、測量周期(1分鐘《Ar《20分鐘)，可測得
的被測汙染物瞬時濃度C,，不僅將徹底杜絕一些不誠信企業利用採樣間隔的時間集中排放 高汙染濃度汙水的可能性；而且以每個周期內取樣測得的汙染物濃度C("值近似地作為該 周期(1分鐘《AT《20分鐘)汙染物濃度C("平均值，據此計算排放汙染物總量，顯然
比目前環保行業普遍採用的經典化學藥劑法("溼法")類汙染濃度測量(分析)儀表，以 採樣間隔Ar—般為4 6個小時測量、計算排汙總量更科學、合理、誤差小。
排汙總量的科學計算，理論上應等於所排汙水瞬時流量《(o乘以被測汙染物瞬時濃度
C(/)，然後對時間區間(可以為日、月、年等)積分，獲得積分時間區間被測汙染物排汙在本發明中，汙染物總量的監測採用如下的近似計算方法
1) 通過流量計測得在採樣間隔A71時間內的累計汙水排放總量a ;
2) 將兩次採樣間隔中的汙染物濃度C(f,)認為是不變的，記為C,;
3) 按流量權比，計算日(月、年)汙染物排汙總量Z，即
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其中，AT-!lZfl， f /2分別為計算排放總量的起始和結束時間。
每個周期內取樣測得的準實時的汙染物濃度c("值，近似地作為該周期(l分鐘《Ar
《20分鐘)汙染物濃度c("平均值，再按公式(i)計算排放汙染物總量，計算排汙總量
科學、合理且誤差小，基本能滿足工業園區廢水排放實際監控的要求。
另外，由於本發明中採用的是準實時的汙水汙染物濃度測量儀表，因此(水汙染物排 放)智能化監控儀在數據採集的過程中，同時可以實時監測排汙管道中汙染物濃度的變化 情況。比如設定汙染物濃度閾值c。，步驟i)所測得的汙染物瞬時濃度c,與設定的濃度閾
值c。進行比較，按照預設的條件進行判定，當園區企業出現排汙異常或故意違規排放大量 超高濃度汙水時，智能化監控儀立即向排汙企業和汙水處理廠和當地環保部門無線報警， 同時通過計算，如果排放量超出工業園區的汙水處理廠的處理能力，危及汙水處理卜的菌 種的生存環境時，則及時地通過控制電動閥關閉該排汙口，從而保證園區汙水處理廠的安 全運行。
本發明方法將水汙染物濃度的測量和排汙總量計算周期縮小到分鐘級別，實現監測準實
時化，從而使得總量計算更加科學化；同時通過對水汙染物濃度的準實時監測，能即時發
送相關數據和警報信息，並在必要時能夠採取應對措施，保證工業園區集中汙水處理廠的 安全運行。總之，本發明方法不僅實現了對定點排汙口排汙情況的實時監控，有效地保障
工業園區汙水集中處理廠的安全可靠的運行；而且可以科學地計算出所監控排汙口汙染物
排放總量，特別適合對工業園區企業汙水汙染物排汙實時監控及排汙總量科學地測量與計 算。
下面結合實施例對本發明具體實施方式
進行詳細描述。
圖1目前工業園區廢水排放汙染物監測系統的組成結構圖； 圖2本發明方法採集環節結構示意圖。
實施例
一種工業園區廢水排放汙染物的智能化監控方法，可用於現有工業園區廢水排放汙染 物監測系統中，其方法是以準實時水汙染物在線測量儀替代傳統的基於化學藥劑法的傳統 C0D (化學需氧量)、NH3-N (氨氮)等在線測量儀器，使用本發明方法的智能化監控系統其 採集環節的結構如圖2所示。
如圖2，智能化汙水汙染物總量監控系統，包括在線汙水汙染參數採樣儀表，包括COD 測量儀3和氨氮測量儀4等，及排汙管道流量計l、(水汙染物排放)智能化監控儀5、電 控闊門2和GPRS模塊6等。其中，在線汙水汙染參數採樣儀表都採用的是準實時或實時的 測量儀表，COD測量儀3採用目前先進的UV254紫外有機物分析法的測量儀，如美國HACH 公司的紫外線COD測量儀，該測量儀採樣接近實時，採樣間隔在1分鐘到30分鐘可設置； 氨氮測量儀4可選採用電極法或光學法的在線氨氮測量儀，所用測量儀採樣接近實時，採 樣、測量時間約為幾分鐘至十幾分鐘。排汙管道流量計l實時監測排汙管道上的流量大小。 水汙染物排放監測儀代替現有系統中的數據採集儀，實現對數據的採集和對汙染情況的監 控。
智能化監控工業園區廢水排放汙染物的過程包括以下步驟
1) 在每個測量周期Ar-2分鐘的間隔內，在線COD測量儀3和氨氮測量儀4連續對被 測廢水採樣一次，並檢測被測汙染物瞬時濃度C,.，和C,"w ;
2) 流量計l測量該測量周期Ar內的累積流量g,;
3) 按流量權比，分別計算汙染物COD和NHfN排汙總量Z，公式如下
其中，W = ^Z!l， ^、 ^分別為計算排放總量的起始和結束時間；
△r
即根據在汙水參數採樣間隔內的排水量大小2,乘以採樣瞬間的汙水的參數c,.,如此按流量權比累加計算日(月，年)汙水汙染物(COD (化學需氧量)和NH3-N (氨氮)等主要 汙染指數)排放總量丄，即i^J^,參C,。
4)當排汙管道中出現汙染物濃度的突然變化等異常情況時，智能化監控儀通過GPRS 模塊6立即向排汙企業和汙水處理廠和環保部門無線報警；同時通過計算，如果排放量超 出工業園區的汙水處理廠的處理能力時，控制電動閥2關閉該排汙口
權利要求
1. 一種工業園區廢水排放汙染物智能化監控方法，其特徵在於在汙染物監測系統中，採用準實時水汙染物在線測量儀，包括COD測量儀和氨氮測量儀；廢水排放汙染物的監測包括以下步驟1)在線測量儀連續在每個測量周期ΔT內，對被測汙染物採樣一次，並檢測被測汙染物瞬時濃度Ci；2)流量計測量該測量周期ΔT內的累積流量Qi；3)按流量權比，計算汙染物排汙總量L，公式如下
2、 根據權利要求i所述的智能化監控方法，其特徵在於所述的測量周期Ar在範圍1分 鍾《Ar《20分鐘內選擇。
3、 根據權利要求1所述的智能化監控方法，其特徵在於所述的COD測量儀為紫外線COD 在線測量儀，所述的氨氮測量儀為電極法或光學法在線氨氮測量儀。
全文摘要
本發明公開了一種工業園區廢水排放汙染物的智能化監控方法，該方法集汙染物在線測量、排放總量科學計量、排汙異常情況實時監控於一體，選用準實時的在線測量儀表，對工業園區內汙水排放情況實現在線實時監控，不僅解決化學藥劑方法存在的採樣間隔時間長、難以進行汙染物濃度實時監測及汙染物排放總量的科學測量與計算，因而無法有效監測與監管排汙企業超排、偷排行為的缺陷，而且能夠對排汙過程中出現的異常情況採取及時報警、關閉超限排汙管道等措施，從而有效地保障工業園區汙水集中處理廠安全可靠的運行，特別適合對工業園區企業汙水排放的實時監控及排汙總量的科學測量計算。
文檔編號G01N27/00GK101302042SQ20081002393
公開日2008年11月12日 申請日期2008年4月21日 優先權日2008年4月21日
發明者劉克虎, 周杏鵬, 唐樂賓, 孫建榮, 偉 徐 申請人:東南大學;南京西奧儀表測控有限公司