CN101021543A - 水污染源在线动态跟踪监测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明是关于测量。一种水污染源在线动态跟踪监测方法，包含在最低流量条件下按规定的时间间隔启动在线监测仪器进行分析测定和留样，还根据具体情况设一流量突变基础值和一大流量值，在该两流量值的范围内，当流量＝C(1+N％)时，在线监测仪器自行启动检测一次，其中C为前次流量突变监测时的流量值，N为小于100的正数，当流量≥大流量值时，在线监测仪器按不同企业类别设定的时间间隔进入特殊时控监测，在上述的监测中，若测得超标排污指标，则自行进入超标时控监测、且在后次监测的参数大于前次监测时留样。解决在线监测的频率随排放的工业废水的流量变化和/或污染浓度的变化而自动改变，以达到符合排污实际状态的监测的技术问题。

Description

水污染源在线动态跟踪监测方法和系统

技术领域：

本发明是关于测量，特别是关于对水污染源的在线动态跟踪监测的方法和系统。

背景技术：

水是地球上生命赖依存活的重要资源之一，但随人类物质文明的发展，江、海、河、湖不断遭受污染的侵害，纯净的水资源日益枯竭。由于水的污染，不仅直接危及人类，而且对自然界的生态环境也产生了严重干扰。为此水资污染问题正日益受到各国政府重视，并制定相应的法规、措施，并投入大量资金以保护水源。从上世纪80年代起，我国陆续在重点工业城市建立水质自动监测站，对工业企业的废水排放进行测定监督，控制废水排放浓度以减轻对水源的污染程度。随着科学技术的发展和对环境污染危害的深入研究，人们对环境监测的指导思想也发生了变化，即由原先的排污浓度控制转为排污总量控制，这样就需要在测定工业废水各参数[如pH、TOC(总有机碳)、COD(化学需氧量)、氨氮、总磷、总氮、重金属……等]值的同时使用流量计来测量排放总量；通常采用超声波流量计或电磁流量计，但也有采用其它形式流量计的。

目前，在以控制排放总量为原则的在线自动监测使用的监测方法是：首先设定水污染源的最低流量，当采样堰流槽中的工业废水流量达到该最低流量时，流量计发出信号，通过微处理器启动在线监测和采样仪器取样分析、测定，并以一定的时间间隔作为采样和测定频率，例如每隔一小时或二小时采样、分析测定一次，并将测定结果输入数据采集储存器(参见图1)；若堰流槽中的工业废水达不到最低流量，即使到了规定的时间间隔，在线监测仪器也不会启动进行分析测定。

这样的在线自动监测系统有排放就有监测，没排放就不监测，看似十分合理完善，但实际上存在很大缺陷，例如被监测单位在监测起始时以经过处理的低浓度工业水排放，当自动监测进入监测的间隔阶段时，突然以高浓度的超标废水排放，而到将临近下一轮自动监测时，则又以合乎排放标准的低浓度工业废水进行排放，等过了下一轮的监测后，又排放超标废水；第二种情况则是废水的浓度不变，在两次测量的时间间隔中突然大流量排放；第三种情况则是在两次测量的时间间隔中废水不仅浓度增高、而且流量加大。以上这三种情况均能使现有规范的监控、监管工作落空，而让超浓度、超量的废水排入自然水系，危害环境生态。之所以产生这些弊端的原因在于两次测量的时间间隔的长短一经设定之后是不变的，它不能随工业废水排放流量和浓度的变化而改变。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种水污染源在线动态跟踪监测方法和系统，解决在线监测的频率随排放的工业废水的流量变化和/或污染浓度的变化而自动改变，以达到符合排污实际状态的监测的技术问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种水污染源在线动态跟踪监测方法，包含在达到最低流量条件下，按规定的时间间隔自动定时启动在线监测仪器进行分析测定和留样，其特征在于：根据排放单位具体情况设定一个大于最低流量的流量突变基础值和一个大流量值，在该流量突变基础值和大流量值的范围内当流量计测得的流量值为该流量突变基础值时，在线监测仪器自行启动进行首次流量突变检测，随后在线监测仪器按流量＝C(1+N％)的公式自行启动检测一次，式中C为前次流量突变检测时的流量值，N为一不大于100的任意正数，当排放流量≥大流量值时，在线监测仪自行进入特殊时控监测，其二次监测的时间间隔，按企业类别不同而专门设定；在上述定时间隔监测和流量变化时的监测中，若测得的排污指标超标，则在线监测仪器自行进入超标时控监测、并留样，且在该超标时控监测过程中，后次监测的参数大于前次监测时留样。

其特征在于：当排污指标超标时，在线监测仪自行进入超标时控监测与留样后，仅对该超标的监测项目进行自跟踪测定。

一种使用上述方法的水污染源动态跟踪监测系统，包含流量仪、多参数分析测定仪、自动采样系统、数据采集存储器，其特征在于：设置有可编程逻辑控制器，该可编程逻辑控制器的控制程序为：

1.接受、比较流量仪的流量信号，当流量≥最低流量值时，使系统中自动采样系统、多参数分析测定仪和数据采集存储器处于待机状态；

2.在待机状态下，若流量≤流量突变基础值，按设定的时间间隔，定时向多参数分析测定仪、自动采样系统和数据采集存储器发出信号，启动自动采样系统采样、经多参数分析测定仪进行监控项目测定、并将测定结果写入数据采集存储器且与排放标准值对比，进行正常的定时监测；

3.若流量信号判别≥流量突变基础值时，从该流量突变基础值以及流量达C(1+N％)时均发出一次信号，启动自动采样系统采样、多参数分析测定仪进行监控项目测定、数据采集存储器存入测定数据，且与排放标准值对比，上述公式中，C为前次流量突变分析测定时的流量值，N是一不大于100的任意正数；

4.当判别流量信号≥大流量值时，按设定的特殊时控时间间隔发出信号，启动自动采样系统采样、多参数分析测定仪进行监控项目测定、并将测定数据存入数据采集存储器，且与排放标准值对比；

5.于上述2～4的检测过程中，经对比若测定数据大于排放标准值，则按超标时控间隔发出信号，启动自动采样系统、多参数分析测定仪对超标项目进行连续跟踪测定、留样，将测定数据写入数据采集存储器且与前次测定数据对比，若相等或小于前次测定数据则不留样，直至测定数据等于或小于排放标准值时恢复原检测过程的检测程序。

其特征在于：该系统的特殊时控时间间隔小于定时时间隔，超标时控间隔小于特殊时控时间间隔，具体时间可按排污染源的行业性质和生产规模设置。

本发明的优点在于将现有的定时间间隔控制监测与流量突变动态监测和参数超标自跟踪监测三方面有机的紧密结合，用自动化程序控制的手段，能方便地对水污染源的排放进行动态的跟踪监测控制，避免目前通常使用定时时间间隔控制监测存在的盲区和缺陷，可以对企业所排废水的真实状况做出一个全面、准确的描述和分析判断，有利于加强对废水排放的治理工作，有效地实现对自然水系的保护。

附图说明：

图1是现有废水定时间间隔控制监测程序示意图。

图2是本发明的控制程序示意图。

具体实施方式：

本发明的监测方法包含在达到最低流量条件下按规定的时间间隔自动定时启动在线监测仪器进行分析测定和留样的定时间间隔控制监测，除了这一现有的常用监测方法外，本发明的水污染源在线动态跟踪监测方法还具有随企业废水排放量非正常增大和废水参数指标超标进行有效监测的功能。本发明的监测方法针对每一企业(即水污染源)的生产性质、规模等实际情况除制定有一最低流量值a外，还设定一流量突变基础值b、一大流量值e，当监测系统中堰流槽中的流量达到最低流量值a时，置于堰流槽中的流量仪发出信号通过可编程逻辑控制器使监测系统的在线监测仪器如自动采样系统、多参数分析测定仪(或多个单参数分析测定仪的组合)等进入待机状态，如果堰流槽中的流量在未达到流量突变值b之前，整个监测系统是按现有的定时间隔控制监测进行工作，例如，设定的定时时间隔为2小时，则每2小时启动一次自动采样系统和多参数分析测定仪，进行采样分析，并将分析结果写入数据采集存储器，且与参数的标准值比较和按规定留样，只要测得的参数值≤标准值，系统始终处于这种工作状态。

如果测得参数值≤标准值，在上述规定的2小时的时间隔中，堰流槽的流量突然加大，一旦流量仪的信号达到设定的流量突变基础值b时，可编程逻辑控制器立即启动自动采样系统采样、多参数分析测定仪分析测定进行首次流量突变检测，并将测定的参数写入数据采集存储器，且与标准值比较。若流量继续加大，流量仪的信号达到前次流量突变检测时的流量值C的(1+N％)倍的流量值时，可编程逻辑控制器启动一次自动采样系统和多参数分析测定仪进行上述的采样、测定、写入数据和比较，上述公式中，N为一不大于100的任意正数，由检测主管部门设定，这一监测过程随流量的不断增大而重复，直至流量达到大流量值e为止。若流量仪发出的信号超过大流量值e，则可编程逻辑控制器按特殊时控时间间隔发出信号启动在线监测仪器进行跟踪监测，该特殊时控的时间间隔要小于定时间隔控制监测的时间间隔，其具体的时间可按需要设定。监测的结果由数据采集存储器记录并比较。若流量下降，则可编程逻辑控制器按流量仪的流量信号值使在线的监测仪器处于相应的监测周期。

在上述的监测过程中，只要测得的参数超过预定的标准值，则可编程逻辑控制器发出指令信号使监测系统进入超标时控监测，并留样。该超标时控监测的时间间隔通常按所使用的检测仪器测定一次所耗时间为准，也可按实际需要设定，该时间间隔通常又小于上述的特殊时控时间间隔，对超标废水的超标项目进行自动跟踪监测留样，记录数据且对比。若后次监测的超标参数与前次监测所得相同或小于，则不再留样，否则将继续留样。若废水的测量参数恢复至标准值以下，经比对，可编程逻辑控制器则使监测系统恢复至以排放流量大小为依据的监测程序。

请参阅图2所示，结合一个实施例对本发明的方法和系统作进一步的描述，在本实施例中，最低流量值a设定为3吨/时，流量突变基础值b设定为10吨/时，大流量值e设定为150吨/时，特殊时间间隔设定为20分钟(对需测定COD参数的系统为≥40分钟)。使用本发明监测方法的监测系统除包含现有水污染源在线监测系统所具有的流量仪、多参数分析测定仪、自动采样系统、数据采集存储器外，还设置有可编程逻辑控制器。该流量仪设置在水污染源的排放堰流槽内，它可以是超声波流量计、电磁流量计或其它各类流量计，该流量仪信号输出线与可编程逻辑控制器相连，将流量信号输至后者。该多参数分析测定仪视所要监测废水的污染因子，如pH值、TOC(总有机碳)、COD(化学需氧量)、氨氮、总磷、总氮、重金属……等，可以是检测全部因子的综合性分析测定仪，或者是检测单一因子的仪器组合，它由信号电缆接受可编程逻辑控制器的启动信号，并将检测获得的参数值由输送电缆送至数据采集存储器写入，并与储存的原记录对比，对比结果返回可编程逻辑控制器。该自动采样系统由信号电缆接受可编程逻辑控制器的启动信号，启动采样泵从堰流槽中抽取废水至多参数分析测定仪和留样瓶进行测定、留样。本发明的可编程逻辑控制器可以是各种型号的可编程逻辑控制器，该可编程逻辑控制器控制程序如下：

1.接受从流量仪传输来的流量信号，并与设定的最低流量比较，若比较结果，判定输入的流量信号≥3吨/时的最低流量值a，则发出指令信号，使监测系统中的自动采样系统、多参数分析测定仪和数据采集存储器处于待机状态。

2.在待机状态下，若判别输入的流量信号≤该监测系统设定的10吨/时流量突变基础值b，则按设定的时间间隔(本实施例为2小时)每2小时向自动采样系统、多参数分析测定仪和数据采集存储器发出一次启动指令信号，启动自动采样系统的采样泵从堰流槽中抽取废水采样，并启动多参数分析测定仪进行分析测定，测定结果输入数据采集存储器，且与排放标准值对比，若测定值≥标准值，发出指令使系统进入超标时控监测；否则系统按正常的每2小时监测一次的定时监测程序。

3.在正常的定时监测下，若接受的流量信号经判别＝10吨/时的流量突变基值b时，发出指令信号启动自动采样系统、多参数分析测定仪进行首次流量突变检测的采样、监测一次；以后流量每突增至前次突变检测时的流量值C的(1+N％)倍时发出一次指令信号，启动一次自动采样系统、多参数分析测定仪，进行采样测定一次，公式中的N为不大于100的任意正数；若流量稳定在某一区间内，不论经过的时间长短，只要流量不超出该区间，不发出任何启动指令。每次检测结果写入数据采集存储器，且与标准值对比。例如设定N为20，第一次流量突变检测时的流量值10吨/时即为第二次流量突变检测流量计算公式中的C值，则突变至10(1+20％)＝12吨/时时，发出指令进行第二次流量突变检测，而该12吨/时则作为第三次流量突变检测的流量计算中的C值。

4.当判别流量信号＝150吨/时的大流量值e时，发出指令信号启动自动采样系统、多参数分析测定仪进行采样测定一次，并将测定结果写入数据采集存储器，且与标准值对比，只要不超标，随后即使流量继续加大也按设定的每20分钟特殊时间间隔发出一次指令信号启动自动采样系统、多参数分析测定仪进行采样、监测一次，并将结果写入数据采集存储器，且与标准值对比。

5.在上述2～4的过程中，一旦检测结果经对比大于标准值(例如pH值＜6或＞9、TOC＞30、COD＞100mg/L、……)时，指令多参数分析测定仪针对超标参数项目重复分析测定以确认，并留样；以后系统则进入超标时控监测，通常按多参数分析测定仪测定一次所需的时间作为超标时间间隔发出指令信号启动自动采样系统、多参数分析测定仪对超标项目进行下一轮的采样、分析测定，并将测定结果写入数据采集存储器，且与标准值和前次测定数据比较，若大于标准值而小于等于前次测定数据，则不留样，若大于前次测定数据则执行连续两次分析测定以确认，并留样；一旦比较结果小于标准值，恢复按流量仪测得的流量值确定的程序。

Claims (4)

1、一种水污染源在线动态跟踪监测方法，包含在达最低流量条件下，按规定的时间间隔自动定时启动在线监测仪器进行分析测定和留样，其特征在于：根据排放单位具体情况设定一个大于最低流量的流量突变基础值和一个大流量值，在该流量突变基础值和大流量值的范围内当流量计测得的流量值为该流量突变基础值时，在线监测仪器自行启动进行首次流量突变检测，随后在线监测仪器按流量＝C(1+N％)的公式自行启动检测一次，式中C为前次流量突变检测时的流量值，N为一不大于100的任意正数，当排放流量≥大流量值时，在线监测仪自行进入特殊时控监测，其二次监测的时间间隔，按企业类别不同而专门设定；在上述定时间隔监测和流量变化时的监测中，若测得的排污指标超标，则在线监测仪器自行进入超标时控监测、并留样，且在该超标时控监测过程中，后次监测的参数大于前次监测时留样。

2、根据权利要求1所述的水污染源在线动态跟踪监测方法，其特征在于：当排污指标超标时，在线监测仪自行进入超标时控监测与留样后，仅对该超标的监测项目进行自跟踪测定。

3、一种使用上述方法的水污染源动态跟踪监测系统，包含流量仪、多参数分析测定仪、自动采样系统、数据采集存储器，其特征在于：设置有可编程逻辑控制器，该可编程逻辑控制器的控制程序为：

1.接受、比较流量仪的流量信号，当流量≥最低流量值时，使系统中自动采样系统、多参数分析测定仪和数据采集存储器处于待机状态；

2.在待机状态下，若流量≤流量突变基础值，按设定的时间间隔，定时向多参数分析测定仪、自动采样系统和数据采集存储器发出信号，启动自动采样系统采样、经多参数分析测定仪进行监控项目测定、并将测定结果写入数据采集存储器且与排放标准值对比，进行正常的定时监测；

3.若流量信号判别≥流量突变基础值时，从该流量突变基础值以及流量达C(1+N％)时均发出一次信号，启动自动采样系统采样、多参数分析测定仪进行监控项目测定、数据采集存储器存入测定数据，且与排放标准值对比，上述公式中，C为前次流量突变分析测定时的流量值，N是一不大于100的任意正数；

4.当判别流量信号≥大流量值时，按设定的特殊时控时间间隔发出信号，启动自动采样系统采样、多参数分析测定仪进行监控项目测定、并将测定数据存入数据采集存储器，且与排放标准值对比；

5.于上述2～4的检测过程中，经对比若测定数据大于排放标准值，则按超标时控间隔发出信号，启动自动采样系统、多参数分析测定仪对超标项目进行连续跟踪测定、留样，将测定数据写入数据采集存储器且与前次测定数据对比，若相等或小于则不留样，直至测定数据等于或小于排放标准值时恢复原检测过程的检测程序。

4、根据权利要求3所述的水污染源在线动态跟踪监测系统，其特征在于：该系统的特殊时控时间间隔小于定时时间隔，超标时控间隔小于特殊时控时间间隔，具体时间可按排污染源的行业性质和生产规模设置。

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