專利名稱：一種工業園區廢水排放污染物智能化監控方法
技術領域：
本發明涉及一種環境污染物監控方法，尤其是特別涉及一種工業園區廢水排放污染物 的智能化監控方法，用以實現對企業廢水排放的實時監控和排污總量的科學計算。
背景技術：
2000年以來，我國各地逐步把化工、印染、食品、造紙、制藥等對水環境有較大污染 的企業集中到相應工業園區，園區內該類企業的廢水經簡單處置后匯集園區污水處理廠， 由園區污水處理廠統一處理，并按各排污企業排污總量(計算)收取污水處理費和排污費。 目前國內各類工業園區排污企業的污水污染物(總量)監測(控)系統的組成結構如圖1所示。環境監測系統由以下幾部分組成環境監測信息化平臺(設置在各級環保部門)、環境信息化監測與管理終端、(排污)現場數據采集儀以及底層(污染物)在線測量儀表等。監測的基本過程是，現場數據采集儀采集所在排污點在線測量儀表測得污水排放流量、COD (化學需氧量)、NH3-N (氨氮)等參數，通過無線或者有線的方式，將數據發送到環境監測 信息化平臺，由信息化平臺進行相應處理及計算，各個環境信息化監測與管理終端根據相 應權限通過信息化平臺獲取相關數據。我國目前的污染物監測系統，污染物排放的相關指標或參數，如COD (化學需氧量)、 NH3-N(氨氮)等的在線采集、測量方法，大量采用傳統的化學藥劑法(即業內俗稱的"濕法")， 一次采集、測量通常需要十幾分鐘到一兩個小時，且需消耗一定試劑和電能(如按國標 GB11914-89做一次水污染物C0D測量，至少需要兩個小時，消耗重鉻酸鉀、硫酸亞鐵或酸 性高錳酸鉀、草酸等氧化劑、還原劑及電能所產生的直接成本，目前約需人民幣7 8元以 上；送第三方檢測，則一次檢測費用需65 90元左右)。因此，由于成本上的原因，目前 我國環保行業對企業污水污染物排污總量在線監測，普遍以4 6小時間隔釆集排污口污水 瞬時樣本，由在線COD (化學需氧量)、NH3-N (氨氮)等儀器進行測量(一天4 6次)，再 依據這些測量值乘以(該排污口)這段時間間隔內(由流量儀測得)的污水排放累積流量， 計算得到這段間隔時間的COD、 NH3-N等參量的排放總量；或者用一個月內采集的全部COD、 NH廠N數據(通常在120 180個左右)的算術平均值乘以這個月的累積污水流量，得出該 排污口的C0D、 NH3-N月排放總量。綜上，可以看出目前我國環保行業普遍采用的監測企業COD (化學需氧量)、NH3-N (氨 氮)等污染物排放監測及總量計算方法上存在如下不足1. 排污總量測量與計算方式不科學
目前采用的計量方式是由基于化學藥劑法的傳統COD (化學需氧量)、NH3-N (氨氮)等 在線測量儀器進行測量(一天4 6次)，再依據這些測量值乘以(該排污口)這段間隔時 間內(由流量儀測得)的污水排放累積流量，計算得到這段間隔時間的COD、 NH3-N等參量 的排放總量。對于目前的采樣方式，排污流量與污染物在線測量相互獨立，且采樣間隔過 大(4 6個小時)，以4 6個小時中(通常是此時段開頭) 一次污染物瞬時測量數據代表 整個時段平均值參與排污總量計算，顯然不合理、不科學。
2. 排污企業對污染物在線測量儀表采樣與測量規律極易掌握
由于目前水污染中的主要污染物COD (化學需氧量)、NH3-N (氨氮)在線采集、測量耗 時長、成本高，因此目前國內各級環保部門對排污監測的采樣時點允許間隔時間很長(4 6個小時)。故排污企業對污染物在線測量儀表采樣與測量規律極易掌握(測量儀表有采樣 及測量結果現場實時顯示功能)，這就給不誠信企業利用在兩次采樣之間間隔的幾個時間段 內集中排放高污染物濃度污水變得十分"方便"、"可靠"與"經濟"。然而目前的污染物排 放監控系統無法對這些不誠信企業的上述卑劣行為進行有效監控，因而難以對這些不誠信 企業進行追究和懲處。
3. 園區污水處理廠安全可靠的運行存在隱患
對于工業園區內企業排出的超高濃度污水，需要排污企業自行預處理，達到一定的濃度 范圍，才允許進入園區污水處理廠集中進行處理；而園區污水處理廠出廠水質按規定應達 到二類水質標準后才能排入江河。而對于不同污染物濃度的污水的處理成本(每噸處理污 水費)不同，收費也應不同。
由于目前水污染主要污染物COD (化學需氧量)、NH廠N (氨氮)在線采集、測量采用的 傳統的"濕法"，耗時長、成本高，造成目前基于"濕法"的污染物監測系統采樣時間間隔 過長，因此目前的監測系統難以有效、及時地監測排污濃度的突然變化，對不誠信企業利 用兩次測量間隔的3 5個小時左右的間隙時間突擊大量排放超高濃度污水，可能會超過工 業園區污水處理廠的處理能力，從而導致大量殺死污水處理廠中的可降解菌種，威脅到污 水處理廠安全可靠的運行；若這部分污水直接排放到江河中，則會對當地水環境和下游地 區的水環境、生態產生嚴重的損害及破壞。
發明內容
本發明提供一種適合工業園區企業排污實時監控和排污總量科學計算的水污染物智能化監控方法，能克服現有污染物總量監測方法存在的采樣間隔時間長、難以進行污染物濃 度的實時監測及污染物排放總量準確計算及無法有效監測(管)排污企業超排、偷排行為 的缺陷。該方法采用采樣速率較快的在線準實時測量儀表，不僅實現了對定點排污口排污 情況的實時監控，有效地保障工業園區污水集中處理廠的安全可靠的運行；而且可以科學 地計算出所監控排污口污染物排放總量，特別適合對工業園區企業污水污染物排污實時監 控及排污總量科學地測量與計算。
本發明方法的構思是選用準實時的測量儀表，如準實時的C0D (化學需氧量)測量儀、 NH3_N (氨氮)儀等，通過對智能化監控儀相關參量設置，對廢水污染物濃度進行較高頻率 的測量，可大大減小排污總量計算時的偏差；并對排污管道進行實時智能化監控。由智能 化監控儀把采集、處理獲得的廢水流量、監測水污染物濃度、排放總量等等相關數據信息 通過GPRS模塊發送給上層的信息化管理平臺，在發現排污管道中污染物濃度的突然變化等 異常情況時以無線方式發送警報信息，并在必要時通過控制電控閥門關閉該排污口。
本發明采用的技術方案如下
一種工業園區廢水排放污染物智能化監控方法，其特征在于
在污染物監測系統中，采用準實時水污染物在線測量儀，包括COD測量儀和氨氮測量儀； 廢水排放污染物的監測包括以下步驟
1) 在線測量儀連續在每個測量周期Ar內，對被測污染物采樣一次，并檢測被測污染物
瞬時濃度C,;
2) 流量計測量該測量周期Ar內的累積流量g,;
3) 按流量權比，計算污染物排污總量Z，公式如下
其中，AT = ^L， /。 /2分別為計算排放總量的起始和結柬時間；
4) 當步驟l)所測得的污染物瞬時濃度C,發生異常變化時，若該濃度值達到或超過設
定的報警值或強行關斷值，則自動觸發報警或自動關閉排污口。
本技術方案對排污參數的采集改用準實時的在線儀表，包括COD測量儀和氨氮測量儀
等。所述的準實時在線測量儀不同于基于經典化學藥劑法("濕法")類污染濃度測量(分 析)儀表，能夠實現廢水污染物的準實時監測，并符合國家有關環境監測的技術標準與規范。以C0D為例，將目前環保行業普遍采用的經典化學藥劑法(即業內俗稱的"濕法")類 污染濃度測量(分析)儀表換成采用準實時的在線監測儀表(即業內俗稱的"干法"類儀 表)，如目前先進的UV254紫外有機物分析法。這種測COD的"干法"己經有國家環保總局 發布的行業標準(HJ/T 191—2005)，完全可以應用于實際的系統中。采用這種方式，可以 在線實時的對污水進行檢測，例如采用美國HACH公司的紫外COD測量儀，采樣間隔最小可 設置為1分鐘，這就可以實現對COD近似實時的監測，徹底杜絕一些不誠信企業利用采樣 間隔的時間集中排放高污染濃度污水的可能性。另外，改用在線準實時儀表進行測量后， 除了每次測量時儀表需消耗極少量電能外，測量成本幾乎為零。
目前環保行業普遍采用的基于經典化學藥劑法("濕法")類污染濃度測量(分析)儀表 構建的系統，采樣間隔Ar—般為4 6個小時；即使不考慮排污企業受利益驅動，利用兩 次測量之中幾個監測真空期惡性突擊排放，將一次污水采樣、污染物濃度測量值作為4 6 個小時平均值用于計算污染物排污總量￡顯然將產生很大偏差。
基于采用準實時污染濃度測量(分析)儀表(即業內俗稱的"干法"測量儀表)，本發 明提出了一種準實時污染濃度及總量的測量與監控方法。
具體來說，本發明提出的基于"干法"準實時污染濃度測量(分析)儀表的方法，其連 續測量周期Ar可選擇范圍為l分鐘《Ar《20分鐘(即每24小時需按等時間間隔均勻采 樣測量72 1440次)。通過大幅度減小采樣、測量周期(1分鐘《Ar《20分鐘)，可測得
的被測污染物瞬時濃度C,，不僅將徹底杜絕一些不誠信企業利用采樣間隔的時間集中排放 高污染濃度污水的可能性；而且以每個周期內取樣測得的污染物濃度C("值近似地作為該 周期(1分鐘《AT《20分鐘)污染物濃度C("平均值，據此計算排放污染物總量，顯然
比目前環保行業普遍采用的經典化學藥劑法("濕法")類污染濃度測量(分析)儀表，以 采樣間隔Ar—般為4 6個小時測量、計算排污總量更科學、合理、誤差小。
排污總量的科學計算，理論上應等于所排污水瞬時流量《(o乘以被測污染物瞬時濃度
C(/)，然后對時間區間(可以為日、月、年等)積分，獲得積分時間區間被測污染物排污在本發明中，污染物總量的監測采用如下的近似計算方法
1) 通過流量計測得在采樣間隔A71時間內的累計污水排放總量a ;
2) 將兩次采樣間隔中的污染物濃度C(f,)認為是不變的，記為C,;
3) 按流量權比，計算日(月、年)污染物排污總量Z，即
<formula>formula see original document page 7</formula>
其中，AT-!lZfl， f /2分別為計算排放總量的起始和結束時間。
每個周期內取樣測得的準實時的污染物濃度c("值，近似地作為該周期(l分鐘《Ar
《20分鐘)污染物濃度c("平均值，再按公式(i)計算排放污染物總量，計算排污總量
科學、合理且誤差小，基本能滿足工業園區廢水排放實際監控的要求。
另外，由于本發明中采用的是準實時的污水污染物濃度測量儀表，因此(水污染物排 放)智能化監控儀在數據采集的過程中，同時可以實時監測排污管道中污染物濃度的變化 情況。比如設定污染物濃度閾值c。，步驟i)所測得的污染物瞬時濃度c,與設定的濃度閾
值c。進行比較，按照預設的條件進行判定，當園區企業出現排污異常或故意違規排放大量 超高濃度污水時，智能化監控儀立即向排污企業和污水處理廠和當地環保部門無線報警， 同時通過計算，如果排放量超出工業園區的污水處理廠的處理能力，危及污水處理卜的菌 種的生存環境時，則及時地通過控制電動閥關閉該排污口，從而保證園區污水處理廠的安 全運行。
本發明方法將水污染物濃度的測量和排污總量計算周期縮小到分鐘級別，實現監測準實
時化，從而使得總量計算更加科學化；同時通過對水污染物濃度的準實時監測，能即時發
送相關數據和警報信息，并在必要時能夠采取應對措施，保證工業園區集中污水處理廠的 安全運行。總之，本發明方法不僅實現了對定點排污口排污情況的實時監控，有效地保障
工業園區污水集中處理廠的安全可靠的運行；而且可以科學地計算出所監控排污口污染物
排放總量，特別適合對工業園區企業污水污染物排污實時監控及排污總量科學地測量與計 算。
下面結合實施例對本發明具體實施方式
進行詳細描述。
圖1目前工業園區廢水排放污染物監測系統的組成結構圖； 圖2本發明方法采集環節結構示意圖。
實施例
一種工業園區廢水排放污染物的智能化監控方法，可用于現有工業園區廢水排放污染 物監測系統中，其方法是以準實時水污染物在線測量儀替代傳統的基于化學藥劑法的傳統 C0D (化學需氧量)、NH3-N (氨氮)等在線測量儀器，使用本發明方法的智能化監控系統其 采集環節的結構如圖2所示。
如圖2，智能化污水污染物總量監控系統，包括在線污水污染參數采樣儀表，包括COD 測量儀3和氨氮測量儀4等，及排污管道流量計l、(水污染物排放)智能化監控儀5、電 控闊門2和GPRS模塊6等。其中，在線污水污染參數采樣儀表都采用的是準實時或實時的 測量儀表，COD測量儀3采用目前先進的UV254紫外有機物分析法的測量儀，如美國HACH 公司的紫外線COD測量儀，該測量儀采樣接近實時，采樣間隔在1分鐘到30分鐘可設置； 氨氮測量儀4可選采用電極法或光學法的在線氨氮測量儀，所用測量儀采樣接近實時，采 樣、測量時間約為幾分鐘至十幾分鐘。排污管道流量計l實時監測排污管道上的流量大小。 水污染物排放監測儀代替現有系統中的數據采集儀，實現對數據的采集和對污染情況的監 控。
智能化監控工業園區廢水排放污染物的過程包括以下步驟
1) 在每個測量周期Ar-2分鐘的間隔內，在線COD測量儀3和氨氮測量儀4連續對被 測廢水采樣一次，并檢測被測污染物瞬時濃度C,.，和C,"w ;
2) 流量計l測量該測量周期Ar內的累積流量g,;
3) 按流量權比，分別計算污染物COD和NHfN排污總量Z，公式如下
其中，W = ^Z!l， ^、 ^分別為計算排放總量的起始和結束時間；
△r
即根據在污水參數采樣間隔內的排水量大小2,乘以采樣瞬間的污水的參數c,.,如此按流量權比累加計算日(月，年)污水污染物(COD (化學需氧量)和NH3-N (氨氮)等主要 污染指數)排放總量丄，即i^J^,參C,。
4)當排污管道中出現污染物濃度的突然變化等異常情況時，智能化監控儀通過GPRS 模塊6立即向排污企業和污水處理廠和環保部門無線報警；同時通過計算，如果排放量超 出工業園區的污水處理廠的處理能力時，控制電動閥2關閉該排污口
權利要求
1. 一種工業園區廢水排放污染物智能化監控方法，其特征在于在污染物監測系統中，采用準實時水污染物在線測量儀，包括COD測量儀和氨氮測量儀；廢水排放污染物的監測包括以下步驟1)在線測量儀連續在每個測量周期ΔT內，對被測污染物采樣一次，并檢測被測污染物瞬時濃度Ci；2)流量計測量該測量周期ΔT內的累積流量Qi；3)按流量權比，計算污染物排污總量L，公式如下
2、 根據權利要求i所述的智能化監控方法，其特征在于所述的測量周期Ar在范圍1分 鐘《Ar《20分鐘內選擇。
3、 根據權利要求1所述的智能化監控方法，其特征在于所述的COD測量儀為紫外線COD 在線測量儀，所述的氨氮測量儀為電極法或光學法在線氨氮測量儀。
全文摘要
本發明公開了一種工業園區廢水排放污染物的智能化監控方法，該方法集污染物在線測量、排放總量科學計量、排污異常情況實時監控于一體，選用準實時的在線測量儀表，對工業園區內污水排放情況實現在線實時監控，不僅解決化學藥劑方法存在的采樣間隔時間長、難以進行污染物濃度實時監測及污染物排放總量的科學測量與計算，因而無法有效監測與監管排污企業超排、偷排行為的缺陷，而且能夠對排污過程中出現的異常情況采取及時報警、關閉超限排污管道等措施，從而有效地保障工業園區污水集中處理廠安全可靠的運行，特別適合對工業園區企業污水排放的實時監控及排污總量的科學測量計算。
文檔編號G01N27/00GK101302042SQ20081002393
公開日2008年11月12日 申請日期2008年4月21日 優先權日2008年4月21日
發明者劉克虎, 周杏鵬, 唐樂賓, 孫建榮, 偉 徐 申請人:東南大學;南京西奧儀表測控有限公司