專利名稱：一種工業(yè)園區(qū)廢水排放污染物智能化監(jiān)控方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)境污染物監(jiān)控方法，尤其是特別涉及一種工業(yè)園區(qū)廢水排放污染物 的智能化監(jiān)控方法，用以實現(xiàn)對企業(yè)廢水排放的實時監(jiān)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(huán)境有較大污染 的企業(yè)集中到相應工業(yè)園區(qū)，園區(qū)內(nèi)該類企業(yè)的廢水經(jīng)簡單處置后匯集園區(qū)污水處理廠， 由園區(qū)污水處理廠統(tǒng)一處理，并按各排污企業(yè)排污總量(計算)收取污水處理費和排污費。 目前國內(nèi)各類工業(yè)園區(qū)排污企業(yè)的污水污染物(總量)監(jiān)測(控)系統(tǒng)的組成結構如圖1所示。環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)由以下幾部分組成環(huán)境監(jiān)測信息化平臺(設置在各級環(huán)保部門)、環(huán)境信息化監(jiān)測與管理終端、(排污)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集儀以及底層(污染物)在線測量儀表等。監(jiān)測的基本過程是，現(xiàn)場數(shù)據(jù)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(shù)，通過無線或者有線的方式，將數(shù)據(jù)發(fā)送到環(huán)境監(jiān)測 信息化平臺，由信息化平臺進行相應處理及計算，各個環(huán)境信息化監(jiān)測與管理終端根據(jù)相 應權限通過信息化平臺獲取相關數(shù)據(jù)。我國目前的污染物監(jiān)測系統(tǒng)，污染物排放的相關指標或參數(shù)，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(tǒng)的化學藥劑法(即業(yè)內(nèi)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(chǎn)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(huán)保行業(yè)對企業(yè)污水污染物排污總量在線監(jiān)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(jù)這些測量值乘以(該排污口)這段時間間隔內(nèi)(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(nèi)采集的全部COD、 NH廠N數(shù)據(jù)(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(huán)保行業(yè)普遍采用的監(jiān)測企業(yè)COD (化學需氧量)、NH3-N (氨 氮)等污染物排放監(jiān)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(tǒng)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(jù)這些測量值乘以(該排污口)這段間隔時 間內(nèi)(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(shù)據(jù)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(yè)對污染物在線測量儀表采樣與測量規(guī)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(nèi)各級環(huán)保部門對排污監(jiān)測的采樣時點允許間隔時間很長(4 6個小時)。故排污企業(yè)對污染物在線測量儀表采樣與測量規(guī)律極易掌握(測量儀表有采樣 及測量結果現(xiàn)場實時顯示功能)，這就給不誠信企業(yè)利用在兩次采樣之間間隔的幾個時間段 內(nèi)集中排放高污染物濃度污水變得十分"方便"、"可靠"與"經(jīng)濟"。然而目前的污染物排 放監(jiān)控系統(tǒng)無法對這些不誠信企業(yè)的上述卑劣行為進行有效監(jiān)控，因而難以對這些不誠信 企業(yè)進行追究和懲處。
3. 園區(qū)污水處理廠安全可靠的運行存在隱患
對于工業(yè)園區(qū)內(nèi)企業(yè)排出的超高濃度污水，需要排污企業(yè)自行預處理，達到一定的濃度 范圍，才允許進入園區(qū)污水處理廠集中進行處理；而園區(qū)污水處理廠出廠水質按規(guī)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(tǒng)的"濕法"，耗時長、成本高，造成目前基于"濕法"的污染物監(jiān)測系統(tǒng)采樣時間間隔 過長，因此目前的監(jiān)測系統(tǒng)難以有效、及時地監(jiān)測排污濃度的突然變化，對不誠信企業(yè)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(yè)園區(qū)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?shù)厮h(huán)境和下游地 區(qū)的水環(huán)境、生態(tài)產(chǎn)生嚴重的損害及破壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種適合工業(yè)園區(qū)企業(yè)排污實時監(jiān)控和排污總量科學計算的水污染物智能化監(jiān)控方法，能克服現(xiàn)有污染物總量監(jiān)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(jiān)測及污染物排放總量準確計算及無法有效監(jiān)測(管)排污企業(yè)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(xiàn)了對定點排污口排污 情況的實時監(jiān)控，有效地保障工業(yè)園區(qū)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(jiān)控排污口污染物排放總量，特別適合對工業(yè)園區(qū)企業(yè)污水污染物排污實時監(jiān) 控及排污總量科學地測量與計算。
本發(fā)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(jiān)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(jiān)控。由智能 化監(jiān)控儀把采集、處理獲得的廢水流量、監(jiān)測水污染物濃度、排放總量等等相關數(shù)據(jù)信息 通過GPRS模塊發(fā)送給上層的信息化管理平臺，在發(fā)現(xiàn)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(fā)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(fā)明采用的技術方案如下
一種工業(yè)園區(qū)廢水排放污染物智能化監(jiān)控方法，其特征在于
在污染物監(jiān)測系統(tǒng)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(jiān)測包括以下步驟
1) 在線測量儀連續(xù)在每個測量周期Ar內(nèi)，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(nèi)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(fā)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(fā)報警或自動關閉排污口。
本技術方案對排污參數(shù)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(jīng)典化學藥劑法("濕法")類污染濃度測量(分 析)儀表，能夠實現(xiàn)廢水污染物的準實時監(jiān)測，并符合國家有關環(huán)境監(jiān)測的技術標準與規(guī)范。以C0D為例，將目前環(huán)保行業(yè)普遍采用的經(jīng)典化學藥劑法(即業(yè)內(nèi)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(jiān)測儀表(即業(yè)內(nèi)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(jīng)有國家環(huán)?？偩?發(fā)布的行業(yè)標準(HJ/T 191—2005)，完全可以應用于實際的系統(tǒng)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(xiàn)對COD近似實時的監(jiān)測，徹底杜絕一些不誠信企業(yè)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(huán)保行業(yè)普遍采用的基于經(jīng)典化學藥劑法("濕法")類污染濃度測量(分析)儀表 構建的系統(tǒng)，采樣間隔Ar—般為4 6個小時；即使不考慮排污企業(yè)受利益驅動，利用兩 次測量之中幾個監(jiān)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(chǎn)生很大偏差。
基于采用準實時污染濃度測量(分析)儀表(即業(yè)內(nèi)俗稱的"干法"測量儀表)，本發(fā) 明提出了一種準實時污染濃度及總量的測量與監(jiān)控方法。
具體來說，本發(fā)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(xù)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(yè)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(nèi)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(jù)此計算排放污染物總量，顯然
比目前環(huán)保行業(yè)普遍采用的經(jīng)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(qū)間(可以為日、月、年等)積分，獲得積分時間區(qū)間被測污染物排污在本發(fā)明中，污染物總量的監(jiān)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(nèi)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
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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(nèi)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(yè)園區(qū)廢水排放實際監(jiān)控的要求。
另外，由于本發(fā)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(jiān)控儀在數(shù)據(jù)采集的過程中，同時可以實時監(jiān)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(qū)企業(yè)出現(xiàn)排污異?；蚬室膺`規(guī)排放大量 超高濃度污水時，智能化監(jiān)控儀立即向排污企業(yè)和污水處理廠和當?shù)丨h(huán)保部門無線報警， 同時通過計算，如果排放量超出工業(yè)園區(qū)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(huán)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(qū)污水處理廠的安 全運行。
本發(fā)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(xiàn)監(jiān)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(jiān)測，能即時發(fā)
送相關數(shù)據(jù)和警報信息，并在必要時能夠采取應對措施，保證工業(yè)園區(qū)集中污水處理廠的 安全運行。總之，本發(fā)明方法不僅實現(xiàn)了對定點排污口排污情況的實時監(jiān)控，有效地保障
工業(yè)園區(qū)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(jiān)控排污口污染物
排放總量，特別適合對工業(yè)園區(qū)企業(yè)污水污染物排污實時監(jiān)控及排污總量科學地測量與計 算。
下面結合實施例對本發(fā)明具體實施方式
進行詳細描述。


圖1目前工業(yè)園區(qū)廢水排放污染物監(jiān)測系統(tǒng)的組成結構圖； 圖2本發(fā)明方法采集環(huán)節(jié)結構示意圖。
實施例
一種工業(yè)園區(qū)廢水排放污染物的智能化監(jiān)控方法，可用于現(xiàn)有工業(yè)園區(qū)廢水排放污染 物監(jiān)測系統(tǒng)中，其方法是以準實時水污染物在線測量儀替代傳統(tǒng)的基于化學藥劑法的傳統(tǒng) C0D (化學需氧量)、NH3-N (氨氮)等在線測量儀器，使用本發(fā)明方法的智能化監(jiān)控系統(tǒng)其 采集環(huán)節(jié)的結構如圖2所示。
如圖2，智能化污水污染物總量監(jiān)控系統(tǒng)，包括在線污水污染參數(shù)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(jiān)控儀5、電 控闊門2和GPRS模塊6等。其中，在線污水污染參數(shù)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(jiān)測排污管道上的流量大小。 水污染物排放監(jiān)測儀代替現(xiàn)有系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集儀，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集和對污染情況的監(jiān) 控。
智能化監(jiān)控工業(yè)園區(qū)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(nèi)，在線COD測量儀3和氨氮測量儀4連續(xù)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(nèi)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(jù)在污水參數(shù)采樣間隔內(nèi)的排水量大小2,乘以采樣瞬間的污水的參數(shù)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(shù))排放總量丄，即i^J^,參C,。
4)當排污管道中出現(xiàn)污染物濃度的突然變化等異常情況時，智能化監(jiān)控儀通過GPRS 模塊6立即向排污企業(yè)和污水處理廠和環(huán)保部門無線報警；同時通過計算，如果排放量超 出工業(yè)園區(qū)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(yè)園區(qū)廢水排放污染物智能化監(jiān)控方法，其特征在于在污染物監(jiān)測系統(tǒng)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(jiān)測包括以下步驟1)在線測量儀連續(xù)在每個測量周期ΔT內(nèi)，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(nèi)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(jù)權利要求i所述的智能化監(jiān)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(nèi)選擇。
3、 根據(jù)權利要求1所述的智能化監(jiān)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(fā)明公開了一種工業(yè)園區(qū)廢水排放污染物的智能化監(jiān)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(jiān)控于一體，選用準實時的在線測量儀表，對工業(yè)園區(qū)內(nèi)污水排放情況實現(xiàn)在線實時監(jiān)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(jiān)測及污染物排放總量的科學測量與計算，因而無法有效監(jiān)測與監(jiān)管排污企業(yè)超排、偷排行為的缺陷，而且能夠對排污過程中出現(xiàn)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(yè)園區(qū)污水集中處理廠安全可靠的運行，特別適合對工業(yè)園區(qū)企業(yè)污水排放的實時監(jiān)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(yōu)先權日2008年4月21日
發(fā)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