CN115144349A - 便携井下在线水质监测站及运用其溯源管网偷排的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种便携井下在线水质监测站及运用其溯源管网偷排的方法，属于环保监测技术领域。便携井下在线水质监测站，包括快速固定组件、检测主机和采样组件；快速固定组件将水质监测站与检查井井壁固定；检测主机实现供电、水质检测和数据传输功能，包括电源、水质检测仪表、水样池、控制器和远程传输设备；采样组件实现采样功能，包括采样端和采样管，采样组件采集的水样进入检测主机的水样池；检测主机与快速固定组件固定连接。水质监测站具有在线连续监测功能、便携度高、方便布置和拆卸、适用性强，本发明只需要少量设备即可完成较大区域的溯源工作，设备投入成本不随溯源区域面积增大而增长，而溯源效率随着偷排频次升高而提高。

Description

便携井下在线水质监测站及运用其溯源管网偷排的方法
技术领域
本发明属于环保监测技术领域，涉及一种便携的井下在线水质监测站，以及运用该水质监测站溯源管网偷排的方法。
背景技术
工业废水偷排是水污染防治的重要隐患。由于偷排呈现出随机性强、排放浓度高，持续时间短的特征，低频次的手工检测无法确保采集偷排废水，必须依靠较长时段的在线监测才能有效捕捉偷排事件。同时排水管网在城镇中的广泛分布，工业企业到污水处理厂之间较大的空间跨度，导致在线监测布点数量大，成本高，难以实现。以上情景导致依靠管网在线监测的方式进行工业偷排溯源难度极高。
现有技术对于区域性的管网偷排溯源存在成本高、效果差等问题。申请号为201910422222.5公布的技术方案，提出了一种通过在管网关键节点布置在线监测装置，识别污染路径的方法。在该方法中，需要布置的设备数量随着服务片区的规模和管网长度增长而快速增长，成本难以控制，且需要前期大量的调研准备，布设后难以调整，容错率差，影响效果，此外还存在井下设备长期维护复杂的困难。
发明内容
针对溯源管网偷排这一技术问题，本发明的目的是提供一种便携的井下在线水质监测站，以及运用该水质监测站溯源管网偷排的方法。通过本发明提供的便携井下在线水质监测站，结合移动递进式的溯源方案，依靠少量设备的组合使用，即可实现对于排水管网工业偷排的溯源。本发明的目的通过以下技术方案实现。
便携井下在线水质监测站，包括快速固定组件、检测主机和采样组件；快速固定组件将水质监测站与检查井井壁固定；检测主机实现供电、水质检测和数据传输功能，包括电源、水质检测仪表、水样池、控制器和远程传输设备；采样组件实现采样功能，包括采样端和采样管，采样组件采集的水样进入检测主机的水样池；检测主机与快速固定组件固定连接。
进一步地，为了提升单个设备的溯源效果，检测主机还包括紫外可见吸收光谱、荧光光谱和拉曼光谱等具有高维信息的水质分析设备。
进一步地，检测主机与快速固定组件为一个整体，二者的连接为一体式连接。
进一步地，检测主机与快速固定组件通过固定装置连接，固定装置没有特别限制，例如卡扣、螺栓等方便可靠的固定结构都可以采用。
进一步地，快速固定组件包括磁吸部件，通过强磁吸引力与检查井井壁固定。
进一步地，快速固定组件包括伞状支撑部件，通过强静摩擦力与检查井井壁固定。
进一步地，采样管为柔性采样管，柔性采样管方便调节长度，以适应不同深度的检查井。
进一步地，采样管为可折叠或拼接的硬质采样管，通过折叠或拼接多根采样管调节长度，以适应不同深度的检查井。
运用上述便携井下在线水质监测站溯源管网偷排的方法，包括以下步骤：
（1）在溯源目标点位及其紧邻的上游点位布置便携井下在线水质监测站；
（2）水质监测站连续监测，监测时长覆盖企业排水的最长周期，并将监测数据传输到远端的控制中心；
（3）比较偷排发生时溯源目标点位及其紧邻的上游点位的水质变化，确定偷排上游点位，回收该点位以外的便携井下在线水质监测站；
（4）将步骤（3）确定的上游点位作为新的溯源目标点位，重复步骤（1）至步骤（3），直到确定偷排源头。
进一步地，步骤（1）中布置便携井下在线水质监测站的具体方法是：利用快速固定组件将水质监测站固定在检查井内壁，将采样组件的采样端释放至检查井水位以下，使水样被采集到检测主机的水样池。
进一步地，步骤（3）中回收便携井下在线水质监测站的具体方法是：将检测主机和采样组件中的水样排空，收起采样组件，解除快速固定组件与井壁的固定，将整个水质监测站提出检查井。
基于本发明提供的水质监测站，可以在排水管网中，实施渐进式的偷排溯源。利用监测站快速布置、连续工作、方便拆卸转移的特性，可以利用数个监测站组成一个编组，然后按照本发明提供的方法进行逐步溯源，逼近排放点。当发现排水管网中有偷排情况时（这种情况大多是污水厂、入河排口等地的偶然发现），将其设置为目标点位，在该点位及其管网紧邻的上游节点布置本发明提供的水质监测站，根据管网的拓扑结构，一个交汇点一般有2到3个紧邻上游节点，那么依靠3到4个监测站即可实现覆盖。由于偷排具有较强的随机性，需要进行所述的较长时间的连续监测，覆盖企业排水的最长间隔时间。当监测站捕获到偷排情景时，通过比较编组各监测站的数据来进行分析，上游节点中与目标点位具有相同水质波动的点即是这一局部的偷排废水来向。然后将这一上游节点设置为新的目标点位，回收其他各监测站，重新进行新一次布置，重复这一过程直到找到偷排企业。
本发明具有以下有益技术效果：只需要少量设备即可完成较大区域的溯源工作，设备投入成本不随溯源区域面积增大而增长，而溯源效率随着偷排频次升高而提高；提出了具有在线连续监测功能的、便携度高、方便布置、方便拆卸、适用性强的监测站硬件结构；提出了具有高可靠性的渐进溯源方案，该方案充分发挥了监测站硬件的便携化在线监测的特性，使整体溯源方法能够依循短暂的不规则的偷排行为进行溯源。
附图说明
图1是本发明提供的便携井下在线水质监测站结构示意图。
附图标记：1-伞状支撑部件；2-检测主机主体；3-电池；4-控制器和远程传输设备；5-水质检测仪表；6-水样池；7-采样管；8-采样端。
图2是本发明提供的溯源管网偷排的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明的保护范围。
实施例1
便携井下在线水质监测站，如图1所示，包括快速固定组件、检测主机和采样组件；快速固定组件为伞状支撑部件1，通过强静摩擦力将水质监测站与检查井井壁固定。检测主机包括检测主机主体2、电池3、控制器和远程传输设备4、水质检测仪表5和水样池6，实现供电、水质检测和数据传输功能。检测主机与快速固定组件固定连接。采样组件包括采样管7和采样端8，实现采样功能，采样组件采集的水样进入检测主机的水样池6。柔性采样管方便调节长度，以适应不同深度的检查井。
某典型污水厂收水区域有4条东西向进水主管，每条主管约5公里长，主管上每公里存在一条南北向的支管，从南北两个方向接入主管，支管每200米接入一条企业入户管。则该水厂收水区域内共有约4条主管、20条支管、100个入户管。片区内有未知企业偷排，造成污水厂每隔1到2周进水异常，偷排通常发生在夜间，但日期不固定。
依据本发明的方案，按照图2所示的流程溯源。需准备5套便携监测站，当该污染水厂发现工业排水时，首先在各主管入污水厂处，利用本发明所述便携站进行在线监测，监测时长覆盖一次企业偷排周期（2周）时，即可发现偷排经过的主管；将各便携站从主管拆卸，重新布置于汇入该主管节点的上游支管，再次监测2周时间，即可确定偷排支管；确定支管后在支管的各入户管布置便携站，监测一个偷排周期，即可确定偷排单位。
如此渐进式在线布点的监测，相比于网格化在线监测而言，节约了大量点位的监测设备投入。例如网格化在线监测方案，如果要监测到入户管级别，在此案例中需要多达100套监测设备，成本较高；如果监测到支管级别，则只能识别大致排放路径，而无法确认具体偷排单位，实现溯源目标。同时，如果不采用在线监测方案，而完全采用手工采样监测，需要两周内多点位昼夜采样，将消耗大量人力。因而本发明提出的将便携和在线监测相结合的设备和方案对于区域性偷排具有极强的经济性与便利性。
实施例2
便携井下在线水质监测站，包括快速固定组件、检测主机和采样组件。快速固定组件包括磁吸部件，通过强磁吸引力将水质监测站与检查井井壁固定。检测主机包括电源、控制器和远程传输设备、水质检测仪表、水样池以及紫外可见吸收光谱、荧光光谱和拉曼光谱等具有高维信息的水质分析设备，实现供电、水质检测和数据传输功能。检测主机与快速固定组件为一个整体，二者的连接为一体式连接。采样组件包括采样管和采样端，实现采样功能，采样组件采集的水样进入检测主机的水样池。采样管为可折叠或拼接的硬质采样管，通过折叠或拼接多根采样管调节长度，以适应不同深度的检查井。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。本发明的保护范围由权利要求书及其等同技术方案限定。

Claims (10)

1.便携井下在线水质监测站，其特征在于，包括快速固定组件、检测主机和采样组件；快速固定组件将水质监测站与检查井井壁固定；检测主机实现供电、水质检测和数据传输功能，包括电源、水质检测仪表、水样池、控制器和远程传输设备；采样组件实现采样功能，包括采样端和采样管，采样组件采集的水样进入检测主机的水样池；检测主机与快速固定组件固定连接。
2.根据权利要求1所述的便携井下在线水质监测站，其特征在于，检测主机还包括紫外可见吸收光谱、荧光光谱和拉曼光谱。
3.根据权利要求1所述的便携井下在线水质监测站，其特征在于，检测主机与快速固定组件为一个整体，二者的连接为一体式连接。
4.根据权利要求1所述的便携井下在线水质监测站，其特征在于，检测主机与快速固定组件通过固定装置连接。
5.根据权利要求1所述的便携井下在线水质监测站，其特征在于，快速固定组件包括磁吸部件，通过强磁吸引力与检查井井壁固定。
6.根据权利要求1所述的便携井下在线水质监测站，其特征在于，快速固定组件包括伞状支撑部件，通过强静摩擦力与检查井井壁固定。
7.根据权利要求1所述的便携井下在线水质监测站，其特征在于，采样管为柔性采样管，或者采样管为可折叠或拼接的硬质采样管。
8.运用权利要求1-7任一项所述的便携井下在线水质监测站溯源管网偷排的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在溯源目标点位及其紧邻的上游点位布置便携井下在线水质监测站；
（2）水质监测站连续监测，监测时长覆盖企业排水的最长周期，并将监测数据传输到远端的控制中心；
（3）比较偷排发生时溯源目标点位及其紧邻的上游点位的水质变化，确定偷排上游点位，回收该点位以外的便携井下在线水质监测站；
（4）将步骤（3）确定的上游点位作为新的溯源目标点位，重复步骤（1）至步骤（3），直到确定偷排源头。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤（1）中布置便携井下在线水质监测站的具体方法是：利用快速固定组件将水质监测站固定在检查井内壁，将采样组件的采样端释放至检查井水位以下，使水样被采集到检测主机的水样池。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤（3）中回收便携井下在线水质监测站的具体方法是：将检测主机和采样组件中的水样排空，收起采样组件，解除快速固定组件与井壁的固定，将整个水质监测站提出检查井。
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