（一） 前言

雖然國家環(huán)保管理部門執(zhí)法力度加大，環(huán)保違法成本大大增加，但是，相當(dāng)一部分污水排放企業(yè)仍然環(huán)保意識薄弱，偷排現(xiàn)象依然存在，只是手段更加隱蔽，同時，國內(nèi)企業(yè)排放的工業(yè)廢水濃度波動幅度大、成份復(fù)雜、排污時間不規(guī)則。目前市場上的COD在線監(jiān)測儀存在監(jiān)測時間點(diǎn)少、監(jiān)測幅度窄等問題，實(shí)測COD值與理論值有較大的差距，基本上也只是擺設(shè)，并不能真正起到監(jiān)管作用。因此，為滿足我國環(huán)保部門對成分復(fù)雜、濃度波動變化復(fù)雜工業(yè)廢水在線監(jiān)測的迫切需求，針對國內(nèi)COD在線監(jiān)測儀現(xiàn)狀進(jìn)行相應(yīng)的產(chǎn)品技術(shù)升級，并相應(yīng)提出整體解決方案，非常迫切，具有重大的社會與經(jīng)濟(jì)效益！

（二）相關(guān)COD分析儀的產(chǎn)品與技術(shù)發(fā)展的概況

工業(yè)污水監(jiān)管的核心是COD在線監(jiān)測儀。

國家相關(guān)環(huán)保法律規(guī)定，排污生產(chǎn)企業(yè)必須經(jīng)過自行處理并達(dá)到規(guī)定的指標(biāo)之內(nèi)，才能排入污水處理廠進(jìn)行二次處理。所以，依據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)并由國家環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會核發(fā)許可證的工業(yè)廢水COD在線監(jiān)測儀，是嚴(yán)格按照“達(dá)標(biāo)排放”水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計制造的，檢測量程普遍偏小偏窄、而且無須進(jìn)行復(fù)雜的水樣預(yù)處理。從而造成儀器很難對大幅度波動變化的復(fù)雜工業(yè)廢水進(jìn)行在線監(jiān)測，在儀器的適應(yīng)性方面存在很大的局限性，突出表現(xiàn)在對成分復(fù)雜、濃度波動變化大的復(fù)雜工業(yè)廢水在線監(jiān)測，誤差較大，在排污執(zhí)法和收費(fèi)中極可能造成糾紛。

到目前為止，國內(nèi)外生產(chǎn)廠家并沒有針對國內(nèi)工業(yè)廢水的現(xiàn)狀進(jìn)行相應(yīng)的產(chǎn)品技術(shù)升級，國外公司產(chǎn)品無法解決這些技術(shù)和經(jīng)濟(jì)問題。

（三） 解決方案

通過對安裝在現(xiàn)場的COD等在線監(jiān)測儀表的應(yīng)用分析，COD濃度實(shí)測的準(zhǔn)確性的主要因素之一是分析所采的水樣，保證了采樣的水質(zhì)與企業(yè)實(shí)際排放的水質(zhì)相關(guān)性，就能保證分析儀測出的COD與實(shí)際COD值高度相關(guān)，才能對廢水水質(zhì)水量實(shí)施適時有效的監(jiān)控，依據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)提供預(yù)警機(jī)制，對污水處理工藝的抗沖擊能力提供實(shí)時在線監(jiān)控，以便對工藝運(yùn)行參數(shù)及時優(yōu)化。

所以，為了滿足我國環(huán)保部門和污水處理廠對排放無規(guī)則、濃度波動變化復(fù)雜工業(yè)廢水在線監(jiān)測的迫切需求，同時配合污水處理按COD濃度收費(fèi)政策的實(shí)施，以及環(huán)保管理部門建立環(huán)境污染預(yù)警機(jī)制的要求，我們設(shè)想了將水質(zhì)自動采樣儀前置于COD自動分析儀的工業(yè)污水監(jiān)管系統(tǒng)。該系統(tǒng)內(nèi)部集成了無線通訊功能，在采樣階段利用通訊網(wǎng)絡(luò)CDMA/GPRS或ADSL等實(shí)現(xiàn)監(jiān)管系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制，避免了人為因素造成的公正性糾紛。把實(shí)用的科學(xué)技術(shù)和監(jiān)測手段與信息化、數(shù)值化、科學(xué)化管理手段有機(jī)結(jié)合，開發(fā)適合于高濃度易變化排放無規(guī)則水質(zhì)的COD在線監(jiān)測系統(tǒng)及智能化的監(jiān)管系統(tǒng)。

1、技術(shù)特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵工藝；

1）、形式多樣靈活機(jī)動的自動在線采樣功能

①、定時（或周期）定量采樣功能：即按照預(yù)先設(shè)定的采樣時間點(diǎn)（如設(shè)定為間隔10分鐘或30分鐘等）和單次采樣量（如每次采樣10ml或50ml等）進(jìn)行定時（或周期）定量自動采樣。

②、累計流量定量采樣功能：即根椐污水流量信號，按照預(yù)先設(shè)定的采樣量，根據(jù)累計流量值實(shí)現(xiàn)定量采樣。

③、定時（或周期）與瞬時流量等比例采樣功能： 即在預(yù)先設(shè)定的采樣時間點(diǎn)，根據(jù)該時間點(diǎn)的流量計瞬時流量值，按照預(yù)先設(shè)定的采樣量與瞬時流量的比例進(jìn)行等比例采樣。

以上幾種采樣模式各有特點(diǎn)，根據(jù)排污企業(yè)排污規(guī)律、水質(zhì)變化、流量變化等因素靈活確定相應(yīng)的采樣模式，使采樣具有代表性和真實(shí)性。同時，各采樣模式可由遠(yuǎn)程控制平臺控制，實(shí)現(xiàn)采樣對象的自動采樣功能。

（2） 、自動分組抽取混合樣的功能

考慮到水樣的代表性，采樣點(diǎn)越密集越好，水質(zhì)自動采樣儀根據(jù)需要，每天可采集多達(dá)N多個樣本（實(shí)際根據(jù)排污性質(zhì)，可選擇性采集一定量的樣品數(shù)），如此多的樣本組成的混合樣，足以代表排污企業(yè)一天的COD濃度平均值。但考慮到污水COD濃度的連續(xù)性（即通常認(rèn)為時間非常相近的兩個時段，COD濃度變化不明顯），為此，需要對一天的某些時段進(jìn)行抽樣分析，來判斷COD變化趨勢，以便于企業(yè)更好的掌握水質(zhì)情況，就需要對樣本進(jìn)行分組。

3） 、自動對留樣水質(zhì)進(jìn)行分析

對分組后的混合樣進(jìn)行COD濃度分析。

4）、自動留樣功能

對水樣進(jìn)行自動分組或取當(dāng)天的混合樣進(jìn)行COD濃度檢測，可能會遇到COD濃度較高或較低的情況，對COD過高或過低的樣品，儀器具備自動留存樣品的功能，便于進(jìn)行手工對比化驗(yàn)。

5） 、COD分析儀的自動補(bǔ)測功能

COD分析儀基于在線采樣、COD分析無需在線的原理，可通過遠(yuǎn)程控制或本地參數(shù)設(shè)定對某一時刻水樣的COD濃度進(jìn)行補(bǔ)測。

2、實(shí)施的具體內(nèi)容和技術(shù)路線；

項(xiàng)目的總體設(shè)計基于解決工業(yè)污水排放濃度波動幅度大、成份復(fù)雜、排污時間不規(guī)則關(guān)鍵技術(shù)的研制開發(fā)。主要由水質(zhì)在線自動采樣系統(tǒng)、儀器自動監(jiān)測系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理與傳輸系統(tǒng)等構(gòu)成、儲樣裝置自動清洗系統(tǒng)。

①、 水質(zhì)在線自動采樣系統(tǒng)：通過高可靠性的預(yù)處理裝置對排污管道廢水進(jìn)行簡單預(yù)處理后利用精密計量裝置將污水預(yù)采樣到儲樣裝置。

②、 儀器自動監(jiān)控系統(tǒng)：通過接觸式檢測器自動監(jiān)測取樣管路的工作狀態(tài)，實(shí)時對有流量計信號而采不到水樣的情況進(jìn)行報警；通過自檢裝置自動判斷試劑和儀器運(yùn)行狀態(tài)的正確性；通過繼電器節(jié)點(diǎn)輸出監(jiān)控水質(zhì)COD濃度的超標(biāo)狀態(tài)。

③、 自動控制系統(tǒng)：采用高性能的處理器芯片，對采樣過程和采樣模式進(jìn)行自動控制；同時，高性能的處理器負(fù)責(zé)對整個儀表各個電氣部件進(jìn)行準(zhǔn)確控制；大容量的非易失性存儲器對采樣信息和COD濃度進(jìn)行自動記錄保存。

④、 數(shù)據(jù)采集處理與傳輸系統(tǒng)：系統(tǒng)采用先進(jìn)的RS232/RS485數(shù)字通訊接口，同時具備PSTN /GPRS/CDMA/ADSL通訊功能，為方便與一般儀器通訊，系統(tǒng)同時保留傳統(tǒng)的4～20mA模擬量輸入和輸出接口供現(xiàn)場選用。

3、與傳統(tǒng)COD分析的數(shù)據(jù)比較

設(shè)定COD分析為6小時一次。在線自動采樣COD監(jiān)測儀設(shè)定為流量比例采樣方式，每50噸水取100ml樣，若每日排放1000噸，一天可取20個水樣，分別測定其濃度，并求出平均值。將此20個水樣混合用在線COD儀測定結(jié)果。

下面分企業(yè)正常排放污水和企業(yè)依據(jù)COD分析儀取樣規(guī)律刻意非正常排放污水的二種情況來分析新模式COD分析的優(yōu)點(diǎn)。

①、企業(yè)正常排放污水

Q（流量）

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t（時間）

圖1： 企業(yè)正常排水流量曲線圖

使用通常的COD在線自動分析儀時，紅色時間為在線COD測量時刻（每天測四次，間隔6小時），COD平均濃度為四次測量值取平均。

使用新模式COD監(jiān)測儀時，從Qn噸污水中取qn毫升水樣（n=1、2、3、4……）

Q1=Q2=Q3=Q4=……=Qn ； q1=q2=q3=q4=……=qn

混合水樣=q1+q2+q3+q4+……+qn，在線COD儀只測一次混合水樣。

COD

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 Q（流量）

圖2： 企業(yè)正常排放污水COD曲線圖

使用通常的在線COD分析儀實(shí)際只測了理論曲線上的四個點(diǎn)，由此計算的COD平均濃度與理論COD平均濃度有較大差距。使用新模式COD分析儀的濃度曲線與理論COD濃度曲線十分接近，因此，使用新模式COD分析儀的在線COD儀測定的污水濃度與理論COD平均濃度相差很小。

②、企業(yè)依據(jù)COD分析儀取樣規(guī)律刻意非正常排放污水

通常情況下，企業(yè)可以通過觀察等手段掌握COD自動分析儀的分析時間規(guī)律，然后可以有針對性地選擇排放低濃度污水和高濃度污水。

Q（流量）

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t（時間）

圖3： 非正常排放污水流量曲線

使用通常的COD自動分析儀時，紅色時間為在線COD測量時刻。如圖可見，偷排時一天四次測量，其中6、12、18三次都在低排放段上。由此求得的平均COD平均濃度值誤差很大。

使用新模式COD分析儀時，仍從Qn噸污水中取qn毫升水樣（n=1、2、3、4……）

水樣采集與排放時間無關(guān)。

Q1=Q2=Q3=Q4=……=Qn ； q1=q2=q3=q4=……=qn

混合水樣=q1+q2+q3+q4+……+qn，在線COD儀只測一次混合水樣。

COD

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 Q（流量）

圖4： 非正常排放污水COD曲線

如圖可見：流量比例采樣是從Qn 噸的水中取qn毫升水樣，Qn 與qn的比例確定合理后，采得的水樣與排放時間無關(guān)。即使無規(guī)律排放或偷排，都可以采到有代表性水樣。從而保證在線COD測量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。保證了準(zhǔn)確的COD值，也就能從技術(shù)方向提高環(huán)保管理部門對排污企業(yè)的監(jiān)管能力，也可以為污水處理廠企業(yè)化、市場化、產(chǎn)業(yè)化運(yùn)營提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，對保護(hù)環(huán)境具有明顯的社會效益。