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      一體化孔板流量計

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      探討一體化孔板流量計數據質量保障措施

      作者: 來源: 發布時間:2019-11-18 14:20:25

          摘要:一體化孔板流量計是對污染源排放廢水進行連續采樣、分析測定、數據傳輸和處理的實時監測系統,對污染物的種類、濃度、排放量及變化趨勢進行實時自動分析測定,可以實現對水污染物排放情況實時自動監控。通過對系統日常規范運維管理,定期開展計量檢定和手工比對監測,保障系統正常、穩定運行,保證自動監測數據真實、準確。

          一、引言
          近年來,我國水體環境質量持續改善,地下水、河流、湖庫水質有明顯好轉,一體化孔板流量計對工業企業、集中式污水處理廠等排污單位廢水排放狀態進行實時自動監控,可以及時、準確、全面地反映水質環境質量現狀及發展趨勢,能夠對河流斷面、湖庫環境污染風險及時預警、預防,是水體環境質量持續改善的重要保障。當前,我國一體化孔板流量計發展迅速,系統建設、數據應用服務趨于完善,逐步實現污染源環境監控建設全覆蓋,為環境管理、污染源控制、環境規劃、環境評價提供客觀的科學依據。

          二、系統組成
          一體化孔板流量計是以水質自動分析儀器為核心,應用信號傳感技術、自動測量技術、自動控制技術、數據采集傳輸及處理分析技術和通信網絡等,由水樣采集單元、自動監測分析儀器、數據采集處理控制單元(工控機)、數據聯網傳輸單元以及流量計組成的一個綜合性自動化實時監測體系。水質自動分析儀器按測量方式通常分為電極法和光度法兩種,應根據排放廢水實際情況及安裝運行環境選擇相對適合的分析儀。當前,水質自動分析儀國產化發展迅速。目前,常見污染源自動監控的污染物有化學需氧量(COD)、氨氮、總磷、總氮、pH 等因子。

          三、系統安裝要求
          一體化孔板流量計是以改善水環境質量研究需求為服務目標,以準確測量分析具有代表性、及時性和可靠性水樣為核心任務,運用自動控制技術、計算機技術并配以專業軟件,組成從采樣、預處理、分析到數據處理存儲及聯網傳輸的完整系統,從而實現對樣品的實時自動監測。自動監測系統一般包括采樣預處理系統、水質自動分析儀、數據采集處理與控制系統及數據傳輸系統,這些分系統既各成體系,又相互協作,以完成整個自動監測系統的連續、穩定運行。[1]

          (一)采樣系統
          (1)采樣點設置應保證采集到有代表性的水樣,盡量設在堰槽前方,平直段上游流路中央,不能影響流量測量。采樣點進水口同水流方向一致。測量合流排水時,在合流后充分混合的位置采樣。采樣泵應根據水樣流量、水質自動采樣器的水頭損失及水位差實際情況合理選擇,滿足一用一備,保證無變質地輸送水樣至自動采樣器。采樣管路應采用硬質管材,嚴禁使用軟管,并采取必要的防凍和防腐措施,長度≤ 50m。

          (2)水質自動采樣器應具有采集混合水樣、混勻、超標留樣、冷藏水樣、自動清洗及排空混勻桶功能,應保證保留的水樣在2-6℃恒溫保存;具備雙采樣桶交替采樣功能,采用時間等比例采樣模式,分別用作采集混合水樣及為水質自動分析儀供樣,采樣桶≥ 3L;除水質自動采樣器采樣供水質自動分析儀分析外,不應設置采樣杯等其他容器對水質自動分析儀提供水樣,盡量縮短采樣器與分析儀水樣輸送管路長度。

          (二)水質自動分析儀
          (1)通過環境保護部環境監測儀器質量監督檢驗中心適用性檢測。

          (2)應落地安裝,有必要的防震措施,保證儀器安裝牢固穩定,安裝要滿足GB50093 相關要求;應具有內部管路自動清洗功能,保證水樣的真實性和代表性;安裝高溫加熱裝置的水質自動分析儀,要避開可燃物和易燃物。

          (3)應根據現場污染物濃度設定分析儀量程、消解時間、消解溫度、斜率截距等參數,并按照儀器技術要求和檢定方法進行零點漂移、量程漂移和重復性測試。

          (三)數據采集處理與控制系統
          (1)硬件配置選用工業控制計算機,軟件功能支持標準的 MODBUSRTU 通訊協議,并可定制非標準儀表通訊協議,具備硬軟件防病毒、防攻擊機制。

         (2)能采集流量計及各水質自動分析儀實時數據,實時數據為數字量;具備二級密碼登錄權限;能顯示、統計污染物濃度監測小時、日、月、年數據及排放總量,并能生成、顯示和導出數據報表及曲線,工控機內至少保存一年以上的歷史數據。

          (四)數據聯網傳輸系統
          (1)應采用光纖與 VPN 虛擬專網進行通信連接,符合 HJ/T212 相關要求。數據聯網傳輸穩定,不應出現通信連接頻繁中斷、報文丟失、報文不完整等問題。當出現報文錯誤或丟失時,能啟動糾錯邏輯,要求數據采集傳輸控制系統重新發送報文。

         (2)確保數據聯網傳輸的安全性,能夠按照標準規定的加密方法加密處理傳輸。在現場斷電、斷網等故障恢復正常后,系統能夠恢復正常運行,工控機中保存故障前的監測分析結果及相關故障信息不被丟失。

          四、數據質量保障措施
          數據質量是一體化孔板流量計正常運行的核心目的,可通過采取日常運維、規范管理、質量保證等措施來保障系統正常、規范運行,保證自動監測數據準確有效。

         (一)日常運維
         (1)運維人員應持證上崗,每周現場維護不少于 1 次,查看排放口異常情況并及時記錄,查看采樣管路應固定、無堵塞、無旁路,每周應對自動采樣器水泵、預處理系統、管路、混勻桶、留樣桶、過濾網進行清洗,測試水樣混合混勻、交替采樣、水樣冷藏、自動清洗及排空混勻桶功能,保證采樣和預處理系統正常運轉,每月應手動測試電機、電磁閥、感應器、采樣泵,手動測試超標留樣功能;查看流量計設置參數,應與登記備案表一致,液位高度與流量計顯示一致,數據采集傳輸及控制系統流量信號是否正常。

          (2)每周應按規范、標準對氨氮、總磷、化學需氧量(CODCr)水質自動監測儀進行維護、校準,保證歷史數據至少保存 1 年以上;每周應查看試劑標簽和余量,余量應不低于試劑瓶的 1/3,試劑管應插入試劑液位下,實際使用的試劑的種類、濃度應與登記備案表一致,定期清洗內外壁。

          (3)檢查設備各部件是否正常工作,定期手動測試各單元功能,及時維修或更換;消解單元應能完成試劑的快速加熱,并保持恒溫消解控制,保證加熱系統正常工作;定期清洗測量單元的比色池、電極,保證表面無影響測定結果的污物;設備測量分析參數應與登記備案表一致。

         (4)定期查看工控機、VPN 設備狀態,面板指示燈有無異常和警告,傳輸網絡連接暢通;定期查看數據采集傳輸及控制系統軟件運行日志,對數據采集、存儲和上傳異常情況進行記錄和處理,保證數據采集傳輸及控制系統上報數據時間標記應與水質自動分析儀測量結果存儲的時間標記保持一致,采集和存儲的監測數據應與水質自動分析儀測量結果一致。

          (二)規范管理
          (1)自動監測設備應按規定進行周期性強制檢定或校準,定期開展手工比對,分析儀器主要或核心部件進行了更換,應及時委托具有相應資質法定機構進行準確性測試。

          (2)及時處理異常情況。系統出現故障,應在 12h 內進行故障排除,采樣系統出現故障時應立即進行維護,無法修復應及時更換;分析儀器故障如在 48h 內無法排除的,應及時更換備用設備,并對備用設備進行校驗和比對試驗;確保在故障發生 72h 內恢復設備的正常運行,在排除故障后應進行質控樣比對試驗,并填寫相關運維臺賬記錄。

          (三)質量保證
          (1)水質自動分析儀實際水樣比對試驗誤差及零點、量程漂移均應符合國家標準相關規定的性能指標,樣品采集和保存應按HJ/T91 的規定實施全過程質量控制,實驗室的設施和環境條件應符合監測需要及設備維護要求。

          (2)校準前應記錄保存分析儀監測方法、校準方法、測量過程參數、校準液濃度和用量等數據,用有證標準樣品或實際樣品校準分析儀,記錄保存校準前和校準后儀器測量過程參數、校準曲線關系式、校準液濃度、校準因子,每天檢查零點校準和量程校準,累計漂移超過規定指標時應及時調整。

          (3)按照儀器操作手冊對水質自動分析儀進行定期校準,所有使用的試劑應為分析純或優級純;標準溶液儲存有明確的規定外,盡量不要超過 3 個月;每月應用質控樣對水質自動分析儀進行一次標樣溶液驗證,質控樣測定的相對誤差不大于標準值的±10%,并記錄結果;每半年應對分析儀器進行 1 次 3 ~ 5 個不同濃度的多點校準。

          (4)每半年應對水質自動分析儀做一次精密度和準確度測試,精密度測試應在24h 內測定同一水樣 6 次,測定結果相對標準偏差≤ ±10%,準確度測試應在 24h 內測定同一標準樣品 6 次,測定結果相對誤差≤ ±10%;根據實際水樣排放濃度合理設置水質自動分析儀量程,量程設置不應超出排放標準的 3 倍限值。

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