总量在线监测仪

环境保护部办公厅函 环办函1556号关于污水处理厂采用紫外吸收水质自动在线监测仪测定化学需氧量有关问题的复函

[size=18px]环境监测数据反映了环境质量状况和污染物排放情况，是环境污染预测的基础，是实施总量控制、排污收费、污染物及纠纷仲裁等项管理措施必不可少的手段。　　一般的环境监测即常规理化监测已凸显它的缺陷，主要表现有以下两个方面:一是排污单位在环保部门进行监测前的超标排污行为，一般的常规监测难以捕捉，在其监测数据中难以反映。二是常规的理化监测因人为的原因，使监测数据偏低，无法反映在环境监理执法过程中出现的跑、冒、漏、滴等违法排污情况。　　在线监测(CEMS)在保持传统理化监测快速精确特点的同时，自动在线无量程不分档任意测量，解决了一般理化仪器对未知污染物样品或污染物浓度变化很大的排污水体或气体难以直接测定的局限。它为保证环境监理执法所必须的监督提供了有力的依据。　　安装在线监测仪，通过其上位机能远距离自动统计各项污染物指标总量，环保部门可根据各企业的总量指标自动报警，实现本地区污染物总量监测。然而在推行污染物排放实时监测过程中也碰到不少问题。在线监测(CEMS)主要存在以下问题:　　一是CEMS环境条件、技术要求过高，限制了它的发展空间。CEMS的安装位置要求应避开腐蚀气体、较强电磁干扰的电器设备和振动。　　二是安装在线监测仪，除了要满足其环境条件外，它对有关方面的技术要求也相当严格:排污口要符合技术规范，才能满足在线监测仪器安装的需要。　　三是操作人员的素质对传输监测数据有极大的影响。企业CEMS操作管理人员面对复杂的操作，没有相当的科学文化水平对CEMS的管理操作工作是难以完成的。　　根据多年的环保工作经验，结合客观现实，笔者提出如下建议:　　1.建立稳定的供电系统，使CEMS能正常有效地工作。建议安装一个自动发电机，通过继电器开关控制，一旦供电中断，则会自动启用，以保证不漏测断电后排出的污染物，从而不影响CEMS正常工作。　　2.通过设置全景扫描，将末端监测改为全过程监测。通过全过程监测将有效杜绝排污单位的违法排污行为，全天候24小时监督企业做好环境管理工作。　　3.提高企业领导环境素质，强化他们的环境管理意识。只有企业领导环境意识提高了，才能督促企业员工做好各项环境保护管理工作，防止各种违法排污行为的发生。　　4.针对购置CEMS给企业带来的一系列负担，笔者建议:安装CEMS的购置费、维护费、电费等费用，也应从环境保护专项资金中拨出。　　5.由于CEMS操作者必须具备一定的专业技术水平，建议CEMS供应商在供应的同时，也要负责对企业员工进行CEMS技术岗位操作培训。[/size]

摘要：本文介绍美、日等国立法防污，推动紫外在线连续监测仪发展的历程，对几种类型的紫外在线连续监测仪予以简介，进而通过对我国削污减排大计的技术解读，探讨我国CODuv在线连续监测系统发展的技术关键及其应用前景。关键词：紫外在线连续监测仪 CODuv在线连续监测系统 削污减排[B]一、立法防污，指定监控技术[/B]上世纪六十年代，美国水污染相当严重。为严控水污染，美国于1974年颁布了“清水法”与“安全用水法”。在清水法中，美国EPA公布了129种优先控制水污染物黑名单及作为环境判据的水质基准数据，并明令要求各州政府结合本州实际，据此制定严格的优先控制水污染物排放标准。超标者，课以重罚。 在安全用水法中，指定采用CODuv（用紫外技术测定的COD）作为监控有机污染物的综合指标。同时还颁布了水中总悬浮物TSP的排放标准。上世纪七十年代，日本水污染已相当严重。为严控水污染，日本于1984年出台了总量控制与浓度控制相结合的控制措施，并指定采用UV法作为有机污染综合指标的测量技术。欧洲情况也很类似，欧共体在上世纪七十年代末公布了以有毒有机污染物为主的黑名单与灰名单，并指定采用UV法作为有机污染综合指标的测量技术。我国上世纪九十年代初即在引滦入津工程中引进了欧洲生产的CODuv在线仪来监控有机污染。 立法防污，指定CODuv在线监测仪作为有机污染综合指标的监控技术。为CODuv在线连续监测技术创造了机遇，赢得了市场。 [B]二、CODuv在线监测仪的测量原理及仪器类型[/B]1、测量原理根据比尔定律，水样中有机物的浓度C与吸光度A成比例：C=K1A （1）另一方面，水样中有机物的浓度与化学需氧量CODuv成比例。C=K2CODuv （2）合并二式，可得：CODuv=KA （3）（3）式表明，水样的化学需氧量CODuv与吸光度A成正比，因此，通过 测定吸光度A可算出CODuv值。2、CODuv仪的类型 迄今为止，CODuv在线连续监测仪大体可分为两类，一是双波长测量方式，一是连续扫描方式。1）双波长测量型此类仪器基本上覆盖了市场，由法国、日本、新加坡等国最先研发，图1所示为这类仪器的测量原理示意图。[IMG]http://www.ewaii.com/uploadpic/zwsbc.jpg[/IMG]图1 双波长仪的测量原理示意图光源（氙灯）发出的连续光1投射到盛有水样的流动池2上，经水样吸收后光能减弱，出射光1'投射到半透镜3上，之后分成二路，一路透过3后，经滤光片（254mm）4，照射在检测器5上，转化为电信号；一路由3反射后经滤光片6，照射在检测器7上，转化为电信号，将二路电信号进行调制比较放大后，获得样品吸光度A，进而按（3）式转化为CODUV值。双波长仪的另一种方式是：以光栅代替半透镜3，通过光栅移动，分离出测量长波254nm的紫外光和补偿波长为546nm的可见光。2）连续扫描测量型这种仪器源于美国技术，我国聚光科技也有生产。图2所示为这类型仪器的原理示意图[IMG]http://www.ewaii.com/uploadpic/zwlxs.jpg[/IMG] 图2 连续扫描型仪器测量原理示意图由光源发出的光线1 投射到旋转光栅2上，依次分出200-400nm的紫外光和400-800nm的可见光，聚焦过的光线射到流动池 4上，而后依次投射到高质量的光电倍增管5上，产生光电信号。这种仪器从不同有毒有机物吸收不同的实际出发，将扫描整个紫外波段的吸收和作为测量基础数据，而以扫描整个可见波段的吸收和作为补偿用基础数据。进而通过数学模型对两组基础数据进行处理，获得测量水样的吸光度A值并转化为CODuv。[B]三、削污减排大计在监控方面的技术解读 [/B]“十一五”规划明确指出：“严禁向江河湖海排放超标水污染物，到2010年底，COD排放总量要削减10%”；“各国控污染源必须在2008年底前安装完COD在线监控仪”。技术层面上如何解读国家这项大政策呢？其一，严禁向江河湖海排放超标水污染物，意指必须做到随时都能监控排污状况，随时都能测量出COD实时浓度。这就要求监控仪器必须做到在线连续监测，只有连续监测才能发现排污异常情况，才能严禁偷排或非法排放，才能为环境执法提供有效数据。其二，到2010年底COD排放总量要削减10%，意指在线监控仪本身必须能测定COD排放总量。这就要求监控仪器必须做到：a、能长期稳定运行，数据捕捉率高（一般不低于85%），决不允许仪器经常出毛病或经常维护。b、监控仪能按下式独立测定COD总量 T2CODT＝∫ CODi • ui• dt　　　　　　　　　 （4） T1式中，CODT为在时间段T1~T2范围内COD的排放总量； CODi为i时刻的COD瞬时值； Ui为i时刻的流量。（4）式告诉我们：a、仪器自身应按（4）式设计总量测量软件。b、时间段T1—T2可以是任意时间段，也可以是1年。这就要求仪器自身能储存1年的历史数据。c、仪器应留有流量数据接口。d、仪器应设数字接口232或485，以按要求将数据传输至中心站。通过技术解读，可以发现：a、化学法仪器因其为间歇式监测（有的6小时1次，最快为1小时1次）而不能满足连续监测需要，不能满足环境执法的需要。b、进口的UV仪器多为一台在线监控仪，没有考虑总量监测之一根本需要，没有设计总量控制软件，也没有针对我国污水较沾的实际，配套相应的采样单元、清洗单元，而不能完成总量监测任务。 [B]四、CODuv在线连续监测系统[/B]从中国水情实际情况出发，研发满足国家“十一五”规划要求的CODuv在线连续监测系统是完成水污染监控的关键。本文推荐的EW-2100型CODuv在线连续监测系统就是这样一个系统，如图3所示[IMG]http://www.ewaii.com/uploadpic/uvxtkt.gif[/IMG] 图3 CODuv在线连续监测系统框图系统由4个单元组成：采水单元、清洗单元、uv测量单元、控制与数据处理单元。四个单元相互独立，相互依存，通过系统集成，在PC机软件控制下，协同动作，对CODuv实时浓度与总量实施连续监控。 a、采水单元：由双泵、采样管、溢流池及隔栅组成，按监测技术规范要求，，泵取水样送入溢流池采样箱，再由二级泵将新鲜水样送入测量单元供测量用，隔栅用以除去漂浮物和杂物。b、清洗单元 清洗单元由输液泵、电磁阀、管路、盛液桶组成采用5%工业硫酸，对流路系统进行定时高效清洗。对于特别沾的污水，可再加一级清洗，即压缩空气吹扫。c、测量单元 本系统采用双波长测定方式，如图1所示。测量单元受控于“控制与数据处理单元”，考虑到与中心站的对接，其上装有232或484接口；考虑到总量监测，其上留有流量数据接口。d、控制与数据处理单元本系统是一套集成度非常高的完整系统，通过自主研发的软件将几个单元集合起来，构成一体，对各单元、各部件实施集成控制。数据处理部分同时兼顾了实时浓度控制与总量控制数据处理。e、应用现状2005年，国家环保总局颁布了行标HJ/T191—2005，对UV在线连续监测仪规定了相关技术要求。为CODuv在线监控仪的应用奠定了法律基础。适逢国家“十一五”规划的颁布，更为CODuv在线监测技术的发展开辟了更为广阔的市场前景。据不完全统计，迄今为止，已有约1千台CODuv在线仪投放市场，并正在削污减排水污染物监控中发挥重大作用。笔者深信，基于光电法的CODuv在线监控系统必将逐步发挥其技术优势，为水污染物排放监控，为削污减排做出越来越大的贡献，而不能满足国家要求的仪器，必将最终被历史淘汰。