在线监测设备原理及运维介绍

关于在线监测设备原理及运维介绍第1页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

1、在线监测系统介绍

污染源在线监测系统是以在线自动监测设备为核心，利用现代先进的仪器设备，达到对污染源进行实时监测的一种目的。也就是在企业的排污口安装自动采样、分析设备及监测设备，通过数据采集、传输，将监测结果在平台上展示，监管部门可以实现24小时对企业污染物处理设施运行情况及排污情况进行监控，为污染减排与环境执法提供数据依据。第2页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

1、在线监测系统介绍

实施污染源自动监控范围1、钢铁、火电、水泥、电解铝、平板玻璃、造纸、印染、污水处理厂、生活垃圾焚烧发电厂等行业企业；2、长江经济带化工企业及化工园区污水处理厂；3、氮磷排放重点行业中的重点排污点位；4、省级及以上工业聚集区污水集中处理设施。第3页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

1、在线监测系统介绍

废水现场端监控要求废水监控点应当安装采集混合水样、混匀及暂存混合水样、超标留样及报警、冷藏样品、自动清洗及排空混匀桶、保护样品等功能的水质自动采样器。废水流量的测量应按照技术规范要求，在排放口规范化整治的基础上安装超声波或电磁流量计。工业园区集中式污水处理设施总排口应安装视频监视系统。第4页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

1、在线监测系统介绍废水监控系统组成：系统一般由电动阀门，流量计，采样单元，分析监测单元，超标留样装置，通信传输单元，IC卡总量控制单元，视频监控，远程监控中心等构成。流量计完成污水流量测量；采样单元、预处理单元完成水质自动监测的水样采集、水样预处理等采样控制过程；分析监测单元完成水质监测参数的分析过程；超标留样装置收集超标水样，提供手工比对条件；通信传输单元实现数据及控制指令的上行及下行传输过程，数据及时传至监控中心；IC卡总量控制单元实现流量与浓度的同步控制；电动阀门作为环境管理部门排污总量目标控制的刚性控制件。视频监控可有效降低设施正常运行的人为干扰。第5页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

1、在线监测系统介绍取样口的设置：（1）、采样点位置应符合HJ495中和HJ/T353中的要求。（2）、采样点位距离站房不得大于50m。采样点应易于到达，有足够的工作空间，便于人工采样或监视操作；点位设置应避开腐蚀性气体、较强电磁干扰的电器设备和振动。（3）、管道式排放废水的，采样点位应设置在封闭式管道前；明渠式排放废水的，采样点位应设置于明渠测流段上游，采样口应设置在距水面10cm~30cm以下，离渠底20cm以上，不得贴近渠底。受悬浮物影响较大的监测项目，采样点位应设置在水面下5cm的流路中央，悬浮物较多的废水，采样头前可设置筛网。（4）合流排水时，采样点位应设置在合流后充分混合后的位置，且避开紊流气泡区域。第6页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

1、在线监测系统介绍测流段的设置、（1）、为满足测量流量的要求，废水排放单位应在其总排放口上游能对全部污水束流的位置，根据地形和排水的方式及排水量大小，修建一段特殊渠（管）道的测流段（2）通过泵排水，应加装缓冲堰板，使水流平稳匀速流入堰槽。第7页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

1、在线监测系统介绍采样管路的设置、（1）、根据废水水质选择适宜的采样管材质，防止堵塞。禁止使用软管。采样管路应进行必要的防冻和防腐。应对采样管路名称、水流方向进行必要的标识。（2）室外采样管路应离地架设或加保护管埋地。（3）、应根据水样流量、水质自动采样器的水头损失及水位差合理选择采样泵。（4）、根据废水水质选择适宜材质的水泵，防止腐蚀和堵塞。（5）、固定采样管道与采样头或潜水泵间须装有活接头，以便于维护。第8页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

1、在线监测系统介绍明渠流量计的安装（1）、采用超声波明渠流量计测定流量，应按JJG711、CJ/T3008.1、CJ/T3008.2、CJ/T3008.3要求修建堰槽，堰槽的选型应符合JJG711的规定。（2）、应保证明渠水流能平稳进入堰槽，堰槽的中心线应与渠道的中心线重合。（3）、堰槽内的水流态应为自由流。巴歇尔槽淹没度应小于临界淹没度；三角堰、矩形堰下游水位应低于堰坎。（4）、堰槽内表面应平滑，尺寸准确，安装牢固，不得出现漏水现象。宜在堰槽旁边设置静水井。（5）、流量计传感器应安装牢固稳定，有表要的防震措施。仪器周围应留有足够空间，方便仪器维护。第9页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

1、在线监测系统介绍管道流量计的安装（1）、管道流量计可选择电磁流量计或超声流量计，优先选择电磁流量计。根据日常排水量选择合适公称通经的流量计，优先选择能保证流体流速在1m/s~3m/s之间的流量计。不能满足上述要求时，所选择的流量计应满足流体流速在0.5m/s~15m/s之间，确保日排水量在流量计的量程范围内。采用电磁流量计测定流量，应按HJ367和JB/T9248要求进行选型。电磁流量计的最大允许误差不得大于1.5%（满量程误差）。（2）管道流量计安装位置应优先选择垂直管段，无垂直管段时，传感器安装位置管段与水平面角度≥30°，应使污水流向自下而上，保证管道污水满流。流量计的安装应按JJG1030、JJG1033上的要求确定上、下游侧的直管段长度，宜加装隔离球阀和伸缩节。（3）、公称通径1000mm以下的仪表，其上游直管段长度不小于5倍公称通径，下游不小于2倍公称通径。（4）、管道流量计传感器安装位置应预留足够空间。（5）、管道流量计的安装应避开震动及电磁干扰。第10页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

1、在线监测系统介绍在线监测设备安装（1）、在线监测设备的安装应符合HJ/T353的技术规定，采样管路不应出现吸附和堵塞现象。（2）、对于电极法废水连续自动监测仪，应保证电极探头与探杆一体化且垂直水平面安装，并便于清洁探头上的沉积物；（3）、对于光学法分析的连续自动监测仪，安装时应保持光路的准直，保证与废水接触的光学视窗的清洁；（4）、系统的电器、仪表、管线、施工配管配线的连接应符合GB6988.5的规定，系统的管线、施工配管配线应标识名称。第11页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

1、在线监测系统介绍视频监控（1）、视频监视的范围应当涵盖排污渠（管）上安装的采样、流量计等。（2）、视频分辨率符合当前主流技术（3）、视频记录文件应当连续、时间长度不少于30天，保存在现场端的时间不少于90天。（4）、视频记录应当可以通过网络被环境保护主管部门调阅。第12页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

1、在线监测系统介绍站房建设（1）、站房的建筑设计应满足在线监测监控功能需求且专室专用，并满足所处位置的气候、生态、地质和安全等要求。（2）、独立设置的监控站房占地面积应满足不同监控站房的功能需要并保证仪器的摆放和维护。站房面积≥15m²，长≥5m，宽≥3m。监测设备大于5台时，建设时可考虑增加面积，每增加一台仪器增加3m²。站房顶空高度不得低于2.8m。（3）、监控站房的地面应平整和水平、耐腐蚀、无震动。地面应高于取样口地面300mm以上，以保住所布管道中间不得有凸起或凹下。（4）、仪器附近无强电磁场干扰和腐蚀性气体。（5）、具备连接有线或无线网络进行数据传输的条件。（6）、站房的基础荷载强度2000kg/m²。（7）、独立设置的监控站房可采用砖混、钢混或彩钢的结构，应具有防火阻燃、防潮、抗震和抗风能力。（8）、站房地面高度应根据当地水位和降雨量水平决定。第13页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

1、在线监测系统介绍站房供电（1）、站房的供电电源宜选择380V交流电、三相五线制，频率50Hz，容量≥15KW，供电电源电压在接至站房内总配电箱处时的电压降小于5%。作为供电线路信号线路应符合GB50303相关要求。（2）、电源供电平稳，电压波动和频率符合GB12326的要求。对于电压不稳定和经常断电的地区，宜使用功率匹配的交流电源稳压器，以保护仪器。电源线引入方式应符合国家标准。（3）、监测房室内管线、分析仪器设备应和配电柜、仪表柜等保持一定的距离。第14页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

1、在线监测系统介绍通风采暖（1）、站房通风应满足自动监测的环境条件，应设计进风及出风排气扇。（2）、监控站房室内环境条件，应清洁、通风、干燥、空气相对湿度≦85%，室内温度应保持在18℃~28℃。站房内应备有空调保证室内温度恒定，且空调要求具备来电自动复位功能，同时应当采取必要的保温措施。第15页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

2、设备进样系统介绍动力模式﹡蠕动泵正反转形成正负压进行试剂的抽取和添加﹡注射泵往复伸缩形成正负压进行试剂抽取和添加﹡气泵正压添加试剂，重力自流排除试剂

第16页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

2、设备进样系统介绍定量模式（1）﹡接触式蠕动泵进液，通过计时蠕动泵转动时间，进行定量。注意事项：

1、试剂与蠕动泵接触，对蠕动泵管存在一定的腐蚀，降低寿命

2、蠕动泵管存在磨损，一定时间内通过蠕动泵的试剂的量会变化，定量不准

3、无法判断试剂是否进入蠕动泵，可能导致误判现象

4、蠕动泵管腐蚀后，试剂会泄露出来，并腐蚀泵体和机箱等。

第17页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

2、设备进样系统介绍定量模式（2）﹡接触式注射泵，通过注射泵伸缩形成的容器体积，进行定量。注意事项：

1、注射泵容器内部容易形成气泡，导致定量不准

2、试剂与活塞密封环接触，对密封环有腐蚀，降低使用寿命

3、无法判断试剂是否进入注射泵，存在未抽到试剂，误判现象

4、密封环腐蚀后容易造成试剂泄露，腐蚀设备其它部件

第18页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

2、设备进样系统介绍定量模式（3）﹡定量溢流杯通过设置不同容积的溢流杯来定量试剂，多余部分溢流去除注意事项：

1、为确保容器满容，一般需要溢流一部分试剂，浪费试剂，污染环境

2、溢流杯一般适合定量大容量试剂，小容量误差相对较大

3、无法判断试剂是否进入溢流杯，存在未抽到试剂，误判现象

第19页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

2、设备进样系统介绍定量模式（4）﹡光电计量（电容感应）通过在计量管上相应位置设置光电传感器或电容感应器，当试剂达到此位置时，有传感器判断到位，并定量注意事项：

1、计量管有附着，或污染，影响计量准确性，需定期清洗

2、计量管进入气泡时，会一定概率造成误判，导致定量不准，要确保管路密封性

3、计量管可保证试剂与动力系统隔离，增加动力系统部分寿命

4、通过传感器检测，可大大降低未抽到试剂的误判

第20页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

2、设备进样系统介绍定量模式（5）﹡定量环通过截取一定长度的小内径试剂软管，利用动力使试剂在定量环中流动，再通过切换流路，实现定量环中试剂定量保存下来。注意事项：

1、溶液中含有大颗粒物时，会堵塞定量环

2、要确保定量环中没气泡时，再切换流路，否则容易造成定量不准

3、适合小剂量试剂的定量，大剂量时系统阻力太大

第21页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

3、CODcr在线自动监测仪COD在线自动监测仪根据氧化方式的不同，可将设备原理分为两大类，即铬法和非铬法铬法：重铬酸钾消解——分光光度（根据水样浓度分测三价铬和六价铬）重铬酸钾消解——氧化还原滴定法重铬酸钾消解——库仑滴定法非铬法：臭氧氧化——电化学测量法羟基氧化——电化学测量法相关系数法——UV吸光度、TOC氧化有机物Cr+6Cr+3还原Cr+6第22页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

3、CODcr在线自动监测仪区域内涉及CODcr品牌哈希、汇环、北环、创造、富铭以上设备CODcr分析方法均采用重铬酸钾消解——分光光度其中北环CODcr采用敞口高温消解，其余采用密封高温消解重铬酸钾消解——分光光度待测水样与试剂的混合液在165摄氏度条件下，高温消解一定时间后，待测水样中的还原性物质与氧化剂发生反应，氧化剂中的六价铬被还原成三价铬，混合溶液颜色发生变化。通过光电比色把三价铬的增量转换成电信号，通过读取变化的电信号，计算得出CODcr值。第23页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

3、CODcr在线自动监测仪CODcr注意事项

1、分光光度法测量的结果与标样是相对大小。因此设备在长期使用，或更换试剂后，要对设备进行重新校正标定。

2、光路系统是分光光度法的核心，当光源信号发生变化或漂移时，要及时进行设备校正。

3、高温高压消解是加快消解进度和保证消解程度的重要保证，要观察高温高压状态下的密封状况，保证部件完好。

4、对于氯离子浓度不同的COD水样要进行实验室比对分析，根据相应浓度调整隐蔽剂量，最大程度降低试剂产生的污染。

5、在设备待机状态下进行维护，切不可在高温高压情况下，打开消解瓶盖。第24页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

4、NH3-N在线自动监测仪NH3-N在线自动监测仪主要依据以下四种分析方法

水杨酸分光光度法纳氏试剂比色法

蒸馏滴定法氨气敏电极法第25页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

4、NH3-N在线自动监测仪区域内涉及NH3-N品牌哈希、汇环、北环、创造、富铭水杨酸分光光度法：汇环纳氏试剂比色法：北环、创造、富铭

蒸馏滴定法氨气敏电极法综合指示剂法：哈希第26页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

4、NH3-N在线自动监测仪水杨酸分光光度法在碱性介质（pH=11.7）和亚硝基铁氰化钠存在下，水中的氨、铵离子与水杨酸盐和次氯酸离子反应生成水溶性蓝色化合物，在波长697nm具最大吸收。纳氏试剂比色法以游离的氨或铵离子等形式存在的铵氮与纳氏试剂反应生成黄棕色络合物，该络合物的色度与铵氮的含量成正比，可用目视比色和分光光度法测定。第27页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

4、NH3-N在线自动监测仪注意事项：

1、氨氮特别容易溶于水，设备站房要远离氨气污染，否则试剂（含蒸馏水）都容易受污染，而无法测量。

2、纳氏试剂显色温度不宜过高，超过30摄氏度吸光度会明显偏低；水杨酸试剂存放温度不宜过高，超过30摄氏度容易变质。所以站房环境条件要控制好（空调）

3、预处理带逐出的，抗干扰能力强，但考虑到逐出率和吸收率，不建议超低和超高浓度使用。

第28页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

5、TP在线自动监测仪TP在线自动监测仪分析方法所依据的原理相对比较唯一

钼酸盐分光光度法

中性条件下，水样加入过硫酸盐，在密闭、高温条件下消解，水样中不同形态价态的磷全部氧化为正磷酸盐；在酸性介质中，正磷酸盐与钼酸铵反应，在锑盐的存在下生产磷钼杂多黄后，立即被抗坏血酸还原生产磷钼杂多蓝，在700纳米波长下进行吸光度测量，计算得到总磷含量。

第29页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

5、TP在线自动监测仪注意事项

1、总磷抗坏血酸试剂不宜放在高温环境下，高温下容易变质失效。

2、试剂瓶严禁用洗涤剂等清洁，洗涤剂中含有总磷，会污染试剂或水样，导致结果偏高。

3、废水中的总磷多数吸附在颗粒杂质上，测量强最好进行水样匀质，否则会导致结果偏低。

4、注意观察消解时候密封性，消解不到位会导致结果偏低第30页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

6、重金属在线自动监测仪区域内重金属污染物涉及参数：铜、铬、镍铜的测定：2,9-二甲基-1,10-菲啰啉分光光度二乙基二硫代氨基甲酸钠分光光度双环己酮草酰二腙分光光度

阳极溶出伏安法第31页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

6、重金属在线自动监测仪2,9-二甲基-1,10-菲啰啉分光光度（将水样中的二价铜离子用盐酸羟铵还原为亚铜离子，在中性或微酸性介质中，亚铜离子与新亚铜灵反应，生成摩尔比为1：2的黄色络合物，此络合物在457nm处具有最大吸收波长，使用标准曲线法进行定量测定。）二乙基二硫代氨基甲酸钠分光光度（在氨性溶液中(pH9-10)，铜与DDTC作用，生成摩尔比为1:2的黄棕色络合物，该络合物可被四氯化碳或三氯甲烷萃取，其最大吸收波长为440nm。在测定条件下，有色络合物可稳定1h，与标准系列比较定量。）双环己酮草酰二腙分光光度（在pH=8.5~9.2条件下，铜离子与双环己酮草酰二腙形成蓝色络合物，改络合物在600nm处有最大吸收波长，吸光度与浓度大小成比例）阳极溶出伏安法（在一定的电位下，待测铜离子部分地还原成金属并溶入微电极或析出于电极表面，然后向电极施加反向电压，使微电极上的金属铜氧化而产生氧化电流，根据氧化过程的电流——电压曲线进行分析，计算铜的含量）第32页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

6、重金属在线自动监测仪区域内重金属污染物涉及参数：铜、铬、镍六价铬的测定：二苯碳酰二肼分光光度总铬的测定碱性过硫酸钾氧化总铬测定酸性高锰酸盐氧化总铬测定第33页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

6、重金属在线自动监测仪二苯碳酰二肼分光光度（在酸性溶液中，六价铬与二苯碳酰二肼反应生成紫红色化合物，于波长540nm处进行分光光度测定。）总铬的测定碱性过硫酸钾氧化总铬测定（利用碱性条件下，过硫酸钾的氧化能力，将三价铬氧化到六价铬，过量的过硫酸钾通过加热分解掉，然后测定六价铬）酸性高锰酸盐氧化总铬测定（利用酸性条件下，高锰酸钾的氧化能力，将三价铬氧化到六价铬，过量的高锰酸钾通过加入适量还原剂还原，然后测定六价铬的含量）第34页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

6、重金属在线自动监测仪区域内重金属污染物涉及参数：铜、铬、镍镍的测定：丁二酮肟分光光度三氮烯分光光度法（新试剂的运用）偶氮类分光光度法（新试剂的运用）第35页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

6、重金属在线自动监测仪丁二酮肟分光光度（在氨溶液中，碘存在下，镍与丁二酮肟作用，形成组成比为1：4的酒红色可溶性络合物。于波长530nm处进行分光光度测定。）三氮烯分光光度法（新试剂的运用）（在pH9.80～10.30范围内,镍与显色剂可形成1∶3的配合物,其最大吸收波长为535nm,配合物的表观摩尔吸光系数为1.46×105L·mol-1·cm-1,在0～12Lg/25mL内符合比耳定律，配合适当的表面活性剂，有更好的灵敏度。）偶氮类分光光度法（新试剂的运用）（光度法测定镍的偶氮类试剂主要有吡啶偶氮类，喹啉偶氮类，噻唑偶氮类，羧基偶氮类等，但大多选择性较差，干扰严重，分析受到一定限制。）第36页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

6、重金属在线自动监测仪注意事项：

1、重金属废水，企业间因为工艺问题会存在较大差异，要针对性采取隐蔽剂抗干扰措施。

2、周期性清洁系统管路及比色池，防止金属吸附干扰，及沉淀生成造成的堵塞。

3、考虑到显色剂的稳定性及系统漂移，低浓度水样应增加标定校正频次

4、金属的价态会影响到最终显色，有消解过程设备，要注意消解完成程度。第37页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

7、设备运行维护介绍※设备巡检巡检设备包括COD、氨氮、总磷、重金属、流量计、PH计、数采仪。国控企业每周巡检1次，非国控企业每2周巡检1次，IC卡总量控制仪每月巡检1次。智能采样仪每月巡检1次。第38页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

7、设备运行维护介绍※设备维修设备故障报修，2小时内到达现场处理，废水企业48小时解决问题，废气企业24小时解决；数采仪8小时内修复；无法排除故障，采用备机；第39页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

7、设备运行维护介绍※设备校正国控企业每月校正1次，非国控企业每月校正1次（除自动校正设备外）※设备校验国控企业每月校验1次，非国控企业每季校验1次第40页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

7、设备运行维护介绍※试剂更换试剂在某组份用完前、有效期过期前及时更换※配件更换按易损易耗件清单要求及时更换第41页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

7、设备运行维护介绍※设备自检每季度设备自检，形成报告※比对监测每季比对监测1次第42页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

7、设备运行维护介绍※设备运转率国控企业采样12个/天，非国控企业采样6个/天。扣除企业停产停电，剔除间歇性排水设备运转率=实际采样数/应采样数。IC卡总量控制仪运转率/智能采校仪运转率＝仪器正常运行时间/排放源总运行时间第43页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

7、设备运行维护介绍※设备在线率设备在线率=实际在线天数/应在线天数。设备与我局正常联网的天数，扣除企业停产停电，剔除间歇性排水※数据传输率数据传输率=实收数据个数/应收数据个数。实收数据个数，扣除企业停产停电，剔除间歇性排水。第44页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

7、设备运行维护介绍※数据有效率数据有效率=实收有效数据组数量/应收数据组数量。实收有效数据组数量，扣除企业停产停电，剔除间歇性排水。※数据传输有效率数据传输有效率＝数据传输率*数据有效率考核数据完整有效性第45页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

7、设备运行维护介绍※平台巡检台账每天上下午2次平台巡检发现异常，及时记录台帐保存、存档※异常确认台账通过平台巡检识别、登记“异常数据”：零值、负值、超标、缺失数据。台帐保管、存档。第46页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

7、设备运行维护介绍※故障报修台账通过平台巡检识别出设备故障，以及企业向运维公司报修的故障。台帐保管、存档。※停产报告台账企业停产，及时向环保局报备。台帐保管、存档。第47页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三

7、设备运行维护介绍