?。ㄎⅲ┬退|(zhì)自動監(jiān)測站投標(biāo)中標(biāo)國標(biāo)法

01項目背景

傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測方式以人工現(xiàn)場釆樣、實驗室儀器分析為主。雖然在實驗室中分析手段完備，但實驗室監(jiān)測存在監(jiān)測頻次低、釆樣誤差大、監(jiān)測數(shù)據(jù)分散、不能實時反映水質(zhì)變化狀況等缺陷，難以滿足政府和企業(yè)進行有效水質(zhì)管理的需求。

因此，我們設(shè)計并實現(xiàn)了一個?。ㄎⅲ┬退|(zhì)自動監(jiān)測站的方案，該方案以在線自動監(jiān)測儀器微核心，結(jié)合現(xiàn)代傳感技術(shù)、自動測量技術(shù)、自動控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)與大數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)，構(gòu)建了一個綜合性的小型在線自動監(jiān)測系統(tǒng)。

02方案建設(shè)

建設(shè)原則

• 自動化

實現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測全自動化已經(jīng)成為了管理部門及時獲得連續(xù)性的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效手段。此外，釆用實時自動連續(xù)的監(jiān)測技術(shù)也可以實現(xiàn)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測采集的完整性、實時性

• 智能化

系統(tǒng)在監(jiān)測點對水質(zhì)進行連續(xù)的釆集、處理、分析的同時，完成相關(guān)的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，實現(xiàn)全區(qū)域水質(zhì)的指標(biāo)綜合評價，為管理部門決策提供科學(xué)依據(jù)。

• 網(wǎng)絡(luò)化

這一功能有助于相關(guān)部門建立大范圍的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)收集環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對水質(zhì)監(jiān)測信息的在線查詢、分析、計算、圖表顯示、打印，以及各單位之間信息的互訪共享操作。

• 信息化管理

云平臺將各監(jiān)測點的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分類和組合，建立水質(zhì)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，為大區(qū)域水質(zhì)安全提供決策性的依據(jù)。

小（微）型水質(zhì)自動監(jiān)測站投標(biāo)中標(biāo)國標(biāo)法

建設(shè)目標(biāo)

• 為環(huán)境管理和環(huán)境科學(xué)研究提供數(shù)據(jù)和資料；

• 探明污染原因，為水污染的研究提供進一步的理論基礎(chǔ)；

• 獲取當(dāng)前水體的水質(zhì)狀況數(shù)據(jù)，為以后逬行水質(zhì)評價提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；

• 獲取水體污染物的分布狀況，用來預(yù)測水體污染的變化趨勢、追溯污染物來源等；

• 為防止污染措施的實際效果提供反饋。

 微生物在自然界中主要扮演垃圾清道夫的作用。在污水治理中利用生化方法去除COD、BOD、氨氮、磷等污染物時會利用到各種各樣的微生物，不同的微生物在不同的污染物的降解中都發(fā)揮不同的作用，比如厭氧菌能夠適應(yīng)高濃度的廢水在厭氧條件下發(fā)揮水解酸化作用有效降低污染物濃度，聚磷菌則可以將污水中的磷元素收集到細(xì)胞內(nèi)達(dá)到除磷的效果。本文將簡要介紹氨氮去除菌中的好氧氨氧化細(xì)菌的特點及其在污水處理的作用。       好氧氨氧化細(xì)菌是能夠在有氧條件下將水中氨氮氧化為硝酸鹽的細(xì)菌。在這個轉(zhuǎn)化的過程當(dāng)中主要分為兩個步驟，同時也是兩類的細(xì)菌共同發(fā)揮作用才能達(dá)成目的。一類是能夠?qū)钡趸癁閬喯跛猁}的亞硝化細(xì)菌，一類是將亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽的硝化細(xì)菌，目前為止尚未發(fā)現(xiàn)能夠?qū)钡苯右徊窖趸癁橄跛猁}的細(xì)菌。       從目前對亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌的研究中發(fā)現(xiàn)了這兩類細(xì)菌每一類都包含不同的多個種屬，而每一個不同的種類其生長環(huán)境和對氨氮的氧化條件都不同。從性狀上來看可分為球菌、桿菌、螺旋菌以及弧菌等微小細(xì)菌，其大小只有人的頭發(fā)直徑的一百分之一左右，在試驗中顯微觀察時需要用到油鏡放大100倍才能看到如頭發(fā)直徑大小的菌體。       為什么亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌的菌體這么小呢？從微生物學(xué)研究的規(guī)律發(fā)現(xiàn)原來是由這兩類細(xì)菌的生長代謝方式?jīng)Q定的。亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌都是化能自養(yǎng)型細(xì)菌，他們能夠分別利用水體中的溶解氧將水中的氨氮和亞硝酸鹽進行氧化，然后利用氧化作用產(chǎn)生的能量進行合成代謝，即將溶解在水中的CO2進行固定和還原為細(xì)胞自身生長所需要的有機物，當(dāng)然這個生長的過程也會利用到一部分氨氮合成氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸等含氮的有機物，但是這不是硝化細(xì)菌去除水中氨氮的主要方式。因為細(xì)胞生長需要大量的能量，這些能量只能夠通過對氨氮和亞硝酸鹽的氧化來獲取，但是在氨氮和亞硝酸鹽的氧化過程中產(chǎn)生的能量較少，所以需要氧化大量的氨氮和亞硝酸鹽才能夠滿足細(xì)胞生長的需求。所以氧化作用才是水體中硝化細(xì)菌將氨氮轉(zhuǎn)化的主要方式。也正是因為氧化作用產(chǎn)生的能量少所以硝化細(xì)菌為了適應(yīng)這種生存條件才進化了成為這種體積小的細(xì)胞形態(tài)以適應(yīng)生存環(huán)境。       同時也因為好氧氨氧化作用產(chǎn)生的能量少所以硝化細(xì)菌生長速度慢。在亞硝化細(xì)菌在氧化氨氮稱為亞硝酸鹽時獲取的能量比硝化細(xì)菌氧化亞硝酸為硝酸鹽更多，所以亞硝化細(xì)菌生長速度要比硝化細(xì)菌快很多，目前在好氧氨氧化作用中主要的瓶頸也在于硝化細(xì)菌對亞硝酸鹽的氧化效率。硝化細(xì)菌的世代時間很長，一般達(dá)到10～20d之久，而一般的細(xì)菌生長世代時間一般都在1d左右，甚至更短。       由于硝化細(xì)菌特殊的代謝方式所以它們對生長的環(huán)境有*的要求。硝化細(xì)菌對水質(zhì)的pH也較為敏感，需要在弱堿性條件下生長，適pH一般在7.5-8.5之間，能夠適應(yīng)pH 7-9的水質(zhì)，在硝化細(xì)菌生長過程中會消耗堿度使水質(zhì)pH下降，在pH 6以下時會對硝化細(xì)菌有明顯的抑制作用。在對溫度的適應(yīng)性上，硝化細(xì)菌在5～42℃之間都表現(xiàn)出活性，但是在25-35 ℃之間活力。在對氨氮和亞硝酸鹽的耐受情況上，亞硝化細(xì)菌在氨氮濃度為40～170 ppm時表現(xiàn)活力，硝化細(xì)菌在亞硝態(tài)氮濃度為90～1400 ppm時表現(xiàn)活力，氨氮和亞硝態(tài)氮的濃度過高也不利于硝化細(xì)菌的生長。還有自養(yǎng)的硝化細(xì)菌對水體中有機物的耐受性能一般都不好，過高的有機物濃度會抑制硝化細(xì)菌的活性。       了解硝化細(xì)菌的生長特性之后可以很容易理解它們在生化處理工藝上的應(yīng)用。經(jīng)典的氨氧化工藝為A/O工藝，這套工藝?yán)昧讼趸?xì)菌和反硝化細(xì)菌的協(xié)同作用將氨氮轉(zhuǎn)化為N2。硝化細(xì)菌在好氧段將氨氮氧化為硝態(tài)氮，進入?yún)捬醵魏蠓聪趸?xì)菌利用水體的有機物將硝態(tài)氮還原為N2。在污水處理中硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌在空間上其實沒有嚴(yán)格的區(qū)分，它們在好氧段和厭氧段都存在，只是當(dāng)進入好氧段后硝化細(xì)菌表現(xiàn)出活性而反硝化菌的活性受到抑制沒有表現(xiàn)出來而已，反之亦然。這個可以在SBR和氧化溝工藝中得到明顯的體現(xiàn)。當(dāng)SBR處于曝氣階段時硝化細(xì)菌表現(xiàn)活性將氨氮氧化，曝氣結(jié)束后由于水體中活性污泥濃度高，耗氧菌會快速消耗完水體存余溶解氧使水體進入?yún)捬蹼A段，這時候反硝化細(xì)菌就會表現(xiàn)活性將硝態(tài)氮還原。氧化溝中的好氧和厭氧區(qū)的設(shè)置也是利用了同樣的原理。       在好氧氨氧化的調(diào)控中污泥齡一般在10-30d之間，這個時間與硝化細(xì)菌的生長世代時間是一致的，這樣控制有利于生化池中硝化細(xì)菌濃度保持穩(wěn)定。還有在實際的污水處理過程中由于水量大，所以經(jīng)過硝化細(xì)菌處理后出水的pH不會有明顯的變化，所以只要保持進水pH達(dá)到硝化細(xì)菌生長的要求即可。硝化細(xì)菌對溫度的適應(yīng)范圍大，所以對一年四季的氣候適應(yīng)性強。因此硝化細(xì)菌在污水治理中應(yīng)用范圍廣，在生活污水、食品、養(yǎng)殖、印染、皮革等領(lǐng)域污水處理中皆有應(yīng)用。在應(yīng)用方式上也是多種多樣，例如氧化溝、SBR、A/O，A2/O、接觸氧化、MBR等生化工藝中都可以發(fā)現(xiàn)硝化細(xì)菌的影子。       好氧氨氧化處理工藝雖然會延長污泥齡來適應(yīng)硝化細(xì)菌生長慢的特點，但是硝化細(xì)菌由于體積小所以在污水處理中極容易流失。因此現(xiàn)在開發(fā)了補加硝化菌菌劑、使用膜技術(shù)截留等方法保持生化池內(nèi)硝化細(xì)菌的濃度穩(wěn)定以解決氨氮去除不達(dá)標(biāo)，以及氨氮去除不穩(wěn)定的問題。而且在對重金屬的耐受性上硝化細(xì)菌表現(xiàn)也較差，這也是生化細(xì)菌普遍存在的問題。在生化前端使用化學(xué)藥劑去除重金屬解決這一問題。       綜上所言可以知道硝化細(xì)菌在生化工藝上應(yīng)用廣泛，只要能夠結(jié)合硝化細(xì)菌的特點合理設(shè)計工藝，以及在運行過程中調(diào)控得當(dāng)氨氮的去除就能做到穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

03系統(tǒng)架構(gòu)

水質(zhì)自動監(jiān)測站主要由環(huán)境數(shù)據(jù)采集顯示層、環(huán)境數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)層、環(huán)境在線云平臺層四部分組成。

環(huán)境數(shù)據(jù)采集顯示層：該部分由水質(zhì)五參數(shù)測定儀（溫度、PH值、電導(dǎo)率、溶解氧、濁度）、污染物因子在線監(jiān)測儀、輔助系統(tǒng)（采水單元、超標(biāo)留樣器、反沖洗單元、2-3級沉沙單元、除藻單元等）和流量計構(gòu)成。

環(huán)境數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)層：該部分由工控機、信號采集轉(zhuǎn)換器、I/O單元和無線網(wǎng)絡(luò)等構(gòu)成?，F(xiàn)場控制級和監(jiān)控管理級組成控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)進行遠(yuǎn)程通信。

環(huán)境在線云平臺層：該部分是物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)與用戶的接口。云平臺可根據(jù)監(jiān)控點的數(shù)量及監(jiān)控點的儀器，靈活配置或定制實時畫面、歷史數(shù)據(jù)畫面、報表、統(tǒng)計分析、實時報警、維護提醒等功能。

04相關(guān)產(chǎn)品

水質(zhì)在線分析儀具有精度高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)速度快、抗*力強等特點。計量進樣采用“蠕動泵+液位傳感”的非接觸式進樣方式，可有效解決*因*運行產(chǎn)生的機械磨損所造成的計量誤差問題，以及直接接觸所面臨的易被腐蝕的困擾。特殊的“光路結(jié)構(gòu)”、“載氣流路構(gòu)造”以及“背光補償措施”，可大幅降低環(huán)境變化對測量的影響。

此外，“自動進樣及劑量計量”技術(shù)，加之優(yōu)化的試劑配方，結(jié)合其他專有技術(shù)，使得儀器的靈敏度和測量穩(wěn)定性得到了大幅提高，不僅降低了儀器的檢出限，還將儀器的應(yīng)用范圍從環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域拓展至工業(yè)過程分析領(lǐng)域。

技術(shù)優(yōu)勢

• 集數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸于一體，可靠性高，低成本;

• 用戶可通過無線的方式把采集的數(shù)據(jù)傳遞回來；

• 系統(tǒng)可預(yù)置多個時段，將實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為時段數(shù)據(jù)；

• 占地面積小，施工周期短、安全靈活，可移址；

• 采用“背景吸收及濁度校正”功能，大幅降低水樣發(fā)黑、或帶色、或濁度對測量的影響；

• 采用冷暖空調(diào)，機柜箱體設(shè)置了保溫層，雙重恒溫措施，有效減少應(yīng)環(huán)境溫度變化造成的檢測誤差，同時延長試劑保證期；

• 可根據(jù)用戶需求，將常規(guī)的單通道進樣擴展至2-6通道進樣；

• 分析儀采用開放式結(jié)構(gòu)，在軟硬件方面保證了具有良好的擴展性，用戶在后續(xù)的使用中可不斷地升級完善；

• 系統(tǒng)設(shè)備采用高規(guī)格工業(yè)級設(shè)計、研發(fā)、測試、生產(chǎn)，通過專業(yè)測試環(huán)境嚴(yán)格測試，可以滿足現(xiàn)場的復(fù)雜惡劣環(huán)境，大為簡化了系統(tǒng)的維護和售后工作。

技術(shù)優(yōu)勢

05智慧云平臺