水质自动监测系统在新城水库泵站的应用

1、    水质自动监测系统在新城水库泵站的应用    韩晓燕摘 要：介绍了淄博市引黄供水有限公司为监测原水水质变化，保证净水工艺平稳运行，在新城水库泵站安装水质自动监测系统的必要性，及系统的设计和安装后系统的运行情况。关键词：水质管理；水质监测自动化系统；泵站doi：10.16640/ki.37-1222/t.2017.13.2301 概述淄博市引黄供水工程是解决淄博市水资源短缺而建设的一项大型城市基础设施，工程是从黄河及南水北调东线引水，经净化处理后，将净水输送至各用户的工程。新城水库泵站隶属于淄博市引黄供水有限公司，是向净水厂输送原水，给新城水库补水的

2、取水泵站，是引黄供水系统的咽喉部位。泵站原水主要取自黄河水、调蓄水库水及部分南水北调长江水，在引水、蓄水、供水过程中由于种种原因，使原水水质存在诸多不确定因素，有二次污染的风险。原水水质是保证饮用水安全的先决条件，对原水水质进行在线连续监测和对水体污染的预警跟踪，是确保原水水质安全的重要和有效手段。水质监测在线仪表主要是对水体中的化学物质、悬浮物和水生态系统进行定时检测，实时采集数据并上传分析，能够及时发现水质的异常变化提前预警，让我们及早做出判断和处理。2 安装、配备在线监测仪表的必要性（1）原水指标的人工检测，检测次数再多也只能是“点”，代表不了“面”的情况，对于许多突发水质事故、事件，人

3、工检测显得时间滞后、检测时间长、反馈慢，不能及时报警，不能给我们留出充分时间采取有效措施，给水质管理造成被动局面，易造成对净水工艺的冲击，影响公司成品水水质。（2）在线仪表数据能够实现水质情况的动态显示和水质突变的提前预警。通过曲线画面，让我们容易掌握水质情况因为原水种类、季节不同的变化趋势，能够提前通过趋势做好防范准备和应急处理。（3）在线仪表的设置能够大大减少二次污染对公司供水造成的影响。二次污染具体体现在引水、蓄水、净水、配水各个环节之中。从刘春家引黄闸至新城水库泵站是一段30km的无封闭渠道，所有原水都是通过此段渠道引来，很容易因为垃圾倾倒、污水排放、农药化工污染等等人为因素造成二次污

4、染。新城水库泵站建有粉末活性炭和高锰酸钾药物投加车间，一旦发现原水污染，可立即投放药物，使原水和药物混合，约半小时至净水厂，大大减轻净水工艺的负担。经过多年实践，在新城水库泵站投放药物效果最好。3 系统概况水质在线自动监测系统是一个以在线自动分析仪器为核心，运用自动控制技术、计算机技术以及相关的专用分析软件和通讯网络，组成一个从水样采集、水样预处理、水样测量到数据处理及存储的综合性系统，从而实现水质自动监测站的在线自动运行。3.1 采水单元本系统采样水源来自新城线向净水厂供水总出水管，在总出水管上开孔，开孔处装有球阀，便于以后系统维护，通过?25mmpe管连接至水质站房内，室外水管埋于地面以下

5、50cm深，防止冬天水管结冰。3.2 配水单元在水质监测站房控制柜内设有一台水箱，原水通过采水管路送至水箱内，通过水箱内的水位传感器来实现水位自动控制，水箱内安装常规五参数探头，检测温度、ph、氨氮、溶氧、电导率；还装有高锰酸钾（cod）、浊度、叶绿素探头，在线毒性监测仪采样水通过蠕动泵从水箱内抽水进行检测。水箱底部有排水孔，侧面有溢水口，防止水箱水位溢出。采配水通过plc控制系统定时自动进行，实现无人值守。3.3 plc控制系统水质监测站房内设有一面plc控制柜，装有施耐德m340plc，通过预先编写的用户程序实现采配水以及水质分析仪器设备的自动控制；配置一台串口服务器，实现水质在线监测仪器

6、数据实时采集；配有一台超静音气泵，来控制气动阀打开和关闭，同时采用压缩空气自动清洗水质检测探头，减少人工维护量。系统控制流程：上位机发送系统自动启动命令（零点）1#气动阀打开（原水流入水箱，大约需10分钟，水箱液位达到20cm；溫度、ph、氨氮、溶氧、电导率、高锰酸钾（cod）、浊度开始实时检测）1#气动阀关闭原水沉淀30分钟40分钟时，开始叶绿素、毒性检测（蠕动泵开始工作，从水箱抽原水，同时从取自来水样）1时10分，检测系统结束2#气动阀打开（将原水排出，排水需30分钟）水箱水位约4cm1时45分，3#气动阀打开（向水箱注入自来水，清洗水箱及探头，大约需10分钟，水箱液位达到20cm）3#气

7、动阀停止2时10分，2#气动阀打开，排掉水箱内自来水，需30分钟）3时，一个工作周期完成，同时系统自动进入下一个工作周期。3.4 水质在线监测主要设备本系统以在线自动化生物（发光菌）毒性检测仪、在线紫外可见光谱仪、在线叶绿素检测仪设备为主体，可以检测生物毒性、温度、ph、氨氮、溶氧、电导率、高锰酸钾（cod）、浊度、叶绿素九项指标。（1）在线生物毒性检测仪：itox-control 是利用发光菌作为生物检测器，通过测定光损失来判断水中的污染物的毒性大小。该方法能够在30分钟内，对很大范围内的毒性物及广泛类别的化学药剂反应敏感，包括金属、杀虫剂、杀真菌剂、氯溶物质、工业化学药剂、有机毒物及相关物

8、质。简单地讲，就是使用一种叫做费希尔弧菌的发生细菌，这种细菌在进行新陈代谢时会发出光，若正常代谢被抑制，就会导致发光强度减弱。毒物能抑制甚至阻止正常代谢，毒性越强，对细菌的抑制作用就越强，发光被抑制的越厉害，水样中的毒性物质会影响发光菌的新陈代谢，发光强度的减弱与样品中毒性物质的浓度成正比，对5000余种不同类型的化学物质具有敏感效应。它能够适时在线监测水质综合毒性变化，快速判断是否发生污染事故，污染程度如何等问题。此仪器需严格按照维护周期进行，清洗模块、更换发光菌种和培养液。（2）在线紫外可见光谱仪：uv-vis在线紫外-可见光谱分析仪是世界上第一个，也是唯一一个可以在液体介质中直接进行连续

9、光谱测量（200nm-750nm波段）的水质分析仪器。它可以根据不同的化学物质对不没波长的吸收强度不同，同时测量温度、ph、氨氮、溶氧、电导率、高锰酸钾（cod）、浊度等多项指标，并具备污染物报警的强大功能；它可对检测数据进行吸收谱分析，通过分析吸收谱的变化，可以衡量水质的变化，来确定辨别是哪类物质造成的水体污染。因黄河原水浊度较高，会影响仪器探头氙灯发射光的强度，需要人工定期清洗，定期和实验室数据进行校准，属于“即插即测”设备，无试剂耗材，费用低。（3）在线叶绿素测定仪：bbe在线藻类分析仪是一种能够检测蓝藻法绿素浓度及总叶绿素浓度，基于藻类细胞中的自然荧光，由高频的三色led光源所激发出响应藻类发出的红光，利用光的密度可以区别不同的藻类，例如蓝藻和总的微藻。它测定的是叶绿素浓度，可以根据每个种藻类等级分别设置计算细胞数的系数。叶绿素浓度可以在线快速反应因季节不同，藻类可能爆发的情况。4 结束语水质在线监测系统于2015年9月在新城水库泵站安装并投入使用，实现了现场设备自动控制