排污在線監測系統設計方案
來源： 閱讀：3986 更新時間：2013-01-18 09:45當前，環境問題是我國面臨的主要社會問題之一，而工業企業的排污是我國環境污染的主要源頭之一，為了更好地監控企業的排污情況，很多地區都采用在線監控的方式進行。中海石油化學公司是海南省的重點化工企業，也是海南省的污水治理先進單位。在以前，海南省環保部門對企業的排污監控主要是通過定期或不定期的抽查進行的，這樣即費時費力，又難以做到準確。2006年初，海南省環保局下發文件，要求水污染重點監管企業安裝在線監控系統，以實現海南省環保監測部門通過遠程方式實時地監控各重點單位的排污狀況。環保部門通過取得的在線監控儀器的數據，還有望成為執法證據。中海石油化學股份有限公司被納入海南省第一批在線監控系統實施范圍。
中海石油化學公司主要生產產品是尿素和甲醇，其納入監控范圍是氨氮、COD和排放量三個指標。因此中海化學公司的排污監控系統主要實現的就是將氨氮、COD和排放量三項在線檢測數據實時的傳輸到海南省環保監測站的主系統中，以滿足環保部門對公司的排污情況進行監控。
中海石油化學公司自成立之日起就非常重視環境保護和污水處理。并在二期尿素項目建設的同時建了污水處理廠，并實現了二期污水的集中處理排放。在三期甲醇項目建設期間，對污水處理廠進行了擴建，并將原一期裝置區的生產和生活污水也引入污水處理廠，實現了全部的生產和生活污水的處理和集中排放。為了進一步提升公司的社會形象及企業的持續快速發展，中海石油化學公司領導、安全環保部、技術裝備部、裝置保運部、化肥一二部及其他相關部門非常重視排污在線監測系統的立項、設計、實施和驗收。在公司領導和各部門的指導和支持下，我根據國家和海南省的相關法規及標準，對我公司的在線監控系統進行了設計。經過了幾個月的基礎建設、系統安裝和調試之后，于2007年5月系統通過了海南省環保監測部門的驗收，系統的各項運行指標都達到或超過省相關規定的要求。
1. 排污在線監測系統設計
排污在線監測系統的建設目標、設計依據及功能要求
重視環保建設，自覺接受國家環保監測部門對公司排污情況進行在線監控，體現了中海石油化學股份有限公司（以下簡稱中海化學公司）對國家和社會負責的態度，同時也是公司持續健康發展的要求。這次實現的排污在線監測系統主要對象是中海化學公司海南生產裝置區的生產和生活排污。海南生產裝置區是中海化學公司的主要生產區，占化學公司生產能力的70%以上，也是主要生產污水產生地。
中海化學公司的排污監控系統設計依據如下：
化學需氧量（CODcr）在線監測儀器環境保護產品認定技術要求（HBC6―2001）
氨氮水質自動分析儀技術要求（HJ/T 101－2003）
《水質 化學需氧量 重鉻酸鉀法》（GB1194―89）
《水質 銨的測定 納氏試劑比色法》（GB7974―87）
《污水綜合排放標準》（GB8978―1996）
中海化學公司排污在線監測系統的主要功能應包括：
污水處理廠處理后排放水的NH4-N和COD指標的在線檢測；
污水處理廠處理后排放水流量在線測量；
污水處理廠處理后排放水的NH4-N和COD檢測數據和流量測量數據上傳；
各項監測指標的顯示功能、超標報警功能、停電保護功能等。
2.系統集成設計概要
排污在線監測系統由采樣單元，預處理單元、分析監測單元、系統控制單元、通信單元、遠程監控中心等構成。采樣單元、預處理單元完成水質自動監測的水樣采集、水樣預處理等采樣控制過程；分析監測單元完成水質監測參數的分析過程；系統控制單元完成系統的監控操作、各類數據的采集等；通信單元實現數據及控制指令的上行及下行傳輸過程；遠程監控中心作為系統的中心站，實時接收數據并進行遠程監控操作及數據分析。系統依據合理、實用、經濟、可靠、運行維護簡單的原則，并參照國家有關技術標準、規范及有關部門技術標準嚴格設計。滿足用戶對水質實時監測和遠程監控的要求。
排污在線監測系統集成由水樣采集裝置、預處理、在線監測分儀表設備、現地監控裝置設備、通信設備和監控中心站組成。監控中心站結合相應的監控及分析軟件可遠程對系統的運行進行監控，實現系統運行無人值守、有人管理的模式。
水樣采集：
化學公司污水處理廠排放池（清水池）位置較低，無法實現自流方式的取樣分析。因此需要通過采樣設備對排放的污水進行取樣。
水樣預處理：
水樣預處理主要控制水樣的過濾。HACH的COD和氨氮分析儀的采樣單元均有預處理功能，能根據儀器的測量要求，對所采集的水樣進行合理的處理，同時有自清洗功能。
監測分析：
根據該環保部門的具體要求，可監測氨氮、COD等參數。各種儀表均能滿足當地水質監測及流量監控的要求。
數據采集及傳輸：
所選的儀器均帶有4~20mA輸出及MODBUS,RS485通訊輸出功能，可以實現遠程數據通信及雙向控制。
3. 主要儀表及設備選型
排污在線監測系統儀表選型首先要符合國家相關的規定的要求，尤其是要滿足《污水綜合排放標準》（GB8978―1996）規定的要求，同時要滿足系統性能穩定性和可靠性等方面的要求。
排污在線監測系統應能運行在工況環境條件較惡劣情況下，同時需滿足現場操作簡單扼要，易于運行維護及錯誤判斷等要求，因此系統的設計始終要將系統的可靠性放在優先考慮的位置。充分考慮到各個監測點的具體情況，在系統設計及未來實施中，綜合考慮本地的水質，流量，運行環境等褚多方面的因素。因此在系統設計和儀表選型方面盡可能要求高質量、高可靠性、成熟的監測設備。而在設備選型方面，最主要的是分析儀表的選型。選用穩定性好、測量數據準確可靠、抗惡劣環境能力強、測量范圍滿足要求的分析儀表，是整個監測系統穩定可靠的前提，否則監測到的數據質量就難以保證。而流量測量儀表的技術方面比較成熟，很多廠家的質量都比較有保障，在選型方面比較容易。
經過多方比較，我們在COD和氨氮分析的最終選型上，決定選用目前業界運用最為廣泛、質量較為穩定，性能可靠的HACH公司的CODmax型 COD分析儀和Amtax compact型氨氮分析儀。 監測信號傳輸器選用海南省環保局指定的KSJK系列環保無線監測系統。
主要儀表的主要性能參數如下：
3.1. COD在線水質分析儀
型號：CODmax
制造廠家：美國HACH公司
技術參數：
測試方法：重鉻酸鉀高溫消解，比色測定
測試量程：0～5,000mg/l
檢測下限：3.3mg/l
分辨率：<1mg/l
準確度：>100mg/l:< 10% 讀數；<100mg/l:<± 6mg/l
重現性：>100mg/l:< 5% 讀數；<100mg/l:<± 5mg/l
響應時間(>90%) ：20min
測試間隔：20,30,40,60,80,100,120min,自動
校正間隔：按選定間隔自動進行（持續時間：60min）
清洗間隔：按選定間隔自動進行（持續時間：10min）
自我監測：自我監測泄漏；儀器狀態自我診斷
模擬輸出：2 路0/4～20mA 模擬輸出
繼電器控制：2 路24V 1A 繼電器高低點控制
服務接口：RS232
可選配BUS：MODBUS RS485，Profibus DP
操作菜單：中文/ 英文
數據存儲：2,000 組
典型應用：工業污水
樣品PH：1～12
樣品壓力：開放槽，無壓
工作溫度：+ 5℃～+40℃
電源：230 V AC ± 10% / 50-60 Hz
功耗：約100 VA
尺寸：550 mm x 810 mm x 390 mm
3.2. 氨氮在線分析儀
型號：Amtax Compact
制造廠家：美國HACH公司
技術參數：
測量方法：氨氣逐出，比色測量指示劑顏色改變
測量范圍：0.2-12.0mg/L NH4-N
2-120mg/L NH4-N
20-1200mg/L NH4-N
準確度：測量值的±2.5%或者0.2mg（標準溶液），取較大值
最低檢測限：0.2mg/L
測量周期：13，15，20，或者30分鐘（可選）
結果顯示：圖形及數據顯示
信號輸出：0/4-20mA，最大負載500歐姆
錯誤指標繼電器：無源，24V，1A
報警繼電器：可預設兩個報警值（最小值，最大值），24V，1A
工作溫度：10-40℃
最大工作濕度：40℃時，90%
樣品溫度：10-40℃
樣品入口：外徑1.4英寸的軟管
出水連接：外徑1.2英寸的軟管
工作電源：100-230VAC，50-60Hz
儀器認證：CE，UL，CSA
儀器機箱：IP54（室內安裝）
儀器體積：640mm×350 mm×220 mm
儀器安裝：掛壁式或管道式固定
儀器重量：大約10kg
3.3. 監測信號傳輸器
型號：KSJK-801
制造廠家：北京利達公司
技術參數：
CAN接口:1 路
串行端口:3 路
電壓輸入 :端口電壓＜ 16V，阻抗 ＞100k
輸出 :電壓0～4V或0～10V，最大輸出電流：10mA
電源 :220VAC ± 15％ 50HZ ± 5％
后備電池 :12V >=2A
功耗 :<10W
環境溫度 :－10℃～＋60℃
相對濕度 :40 ％～95％
天線 :外置，3m導線，全天候，自帶吸盤
通訊頻率 :900MHZ
安裝方式:壁掛式
