（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，國內企業(yè)排放的工業(yè)廢水濃度波動幅度大、成份復雜、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)測時間點少、監(jiān)測幅度窄等問題，實測COD值與理論值有較大的差距，基本上也只是擺設，并不能真正起到監(jiān)管作用。因此，為滿足我國環(huán)保部門對成分復雜、濃度波動變化復雜工業(yè)廢水在線監(jiān)測的迫切需求，針對國內COD在線監(jiān)測儀現(xiàn)狀進行相應的產品技術升級，并相應提出整體解決方案，非常迫切，具有重大的社會與經濟效益！

（二）相關COD分析儀的產品與技術發(fā)展的概況

工業(yè)污水監(jiān)管的核心是COD在線監(jiān)測儀。

國家相關環(huán)保法律規(guī)定，排污生產企業(yè)必須經過自行處理并達到規(guī)定的指標之內，才能排入污水處理廠進行二次處理。所以，依據此標準生產并由國家環(huán)保產業(yè)協(xié)會核發(fā)許可證的工業(yè)廢水COD在線監(jiān)測儀，是嚴格按照“達標排放”水質標準設計制造的，檢測量程普遍偏小偏窄、而且無須進行復雜的水樣預處理。從而造成儀器很難對大幅度波動變化的復雜工業(yè)廢水進行在線監(jiān)測，在儀器的適應性方面存在很大的局限性，突出表現(xiàn)在對成分復雜、濃度波動變化大的復雜工業(yè)廢水在線監(jiān)測，誤差較大，在排污執(zhí)法和收費中極可能造成糾紛。

到目前為止，國內外生產廠家并沒有針對國內工業(yè)廢水的現(xiàn)狀進行相應的產品技術升級，國外公司產品無法解決這些技術和經濟問題。

（三） 解決方案

通過對安裝在現(xiàn)場的COD等在線監(jiān)測儀表的應用分析，COD濃度實測的準確性的主要因素之一是分析所采的水樣，保證了采樣的水質與企業(yè)實際排放的水質相關性，就能保證分析儀測出的COD與實際COD值高度相關，才能對廢水水質水量實施適時有效的監(jiān)控，依據監(jiān)測數據提供預警機制，對污水處理工藝的抗沖擊能力提供實時在線監(jiān)控，以便對工藝運行參數及時優(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濃度收費政策的實施，以及環(huán)保管理部門建立環(huán)境污染預警機制的要求，我們設想了將水質自動采樣儀前置于COD自動分析儀的工業(yè)污水監(jiān)管系統(tǒng)。該系統(tǒng)內部集成了無線通訊功能，在采樣階段利用通訊網絡CDMA/GPRS或ADSL等實現(xiàn)監(jiān)管系統(tǒng)遠程控制，避免了人為因素造成的公正性糾紛。把實用的科學技術和監(jiān)測手段與信息化、數值化、科學化管理手段有機結合，開發(fā)適合于高濃度易變化排放無規(guī)則水質的COD在線監(jiān)測系統(tǒng)及智能化的監(jiān)管系統(tǒng)。

1、技術特點、關鍵技術和關鍵工藝；

1）、形式多樣靈活機動的自動在線采樣功能

①、定時（或周期）定量采樣功能：即按照預先設定的采樣時間點（如設定為間隔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，按照預先設定的采樣量，根據累計流量值實現(xiàn)定量采樣。

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

以上幾種采樣模式各有特點，根據排污企業(yè)排污規(guī)律、水質變化、流量變化等因素靈活確定相應的采樣模式，使采樣具有代表性和真實性。同時，各采樣模式可由遠程控制平臺控制，實現(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，采樣點越密集越好，水質自動采樣儀根據需要，每天可采集多達N多個樣本（實際根據排污性質，可選擇性采集一定量的樣品數），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)更好的掌握水質情況，就需要對樣本進行分組。

3） 、自動對留樣水質進行分析

對分組后的混合樣進行COD濃度分析。

4）、自動留樣功能

對水樣進行自動分組或取當天的混合樣進行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，便于進行手工對比化驗。

5） 、COD分析儀的自動補測功能

COD分析儀基于在線采樣、COD分析無需在線的原理，可通過遠程控制或本地參數設定對某一時刻水樣的COD濃度進行補測。

2、實施的具體內容和技術路線；

項目的總體設計基于解決工業(yè)污水排放濃度波動幅度大、成份復雜、排污時間不規(guī)則關鍵技術的研制開發(fā)。主要由水質在線自動采樣系統(tǒng)、儀器自動監(jiān)測系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、數據采集處理與傳輸系統(tǒng)等構成、儲樣裝置自動清洗系統(tǒng)。

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

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)，實時對有流量計信號而采不到水樣的情況進行報警；通過自檢裝置自動判斷試劑和儀器運行狀態(tài)的正確性；通過繼電器節(jié)點輸出監(jiān)控水質COD濃度的超標狀態(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行自動控制；同時，高性能的處理器負責對整個儀表各個電氣部件進行準確控制；大容量的非易失性存儲器對采樣信息和COD濃度進行自動記錄保存。

④、 數據采集處理與傳輸系統(tǒng)：系統(tǒng)采用先進的RS232/RS485數字通訊接口，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分析的數據比較

設定COD分析為6小時一次。在線自動采樣COD監(jiān)測儀設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儀測定結果。

下面分企業(yè)正常排放污水和企業(yè)依據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。

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分析儀實際只測了理論曲線上的四個點，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。

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。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測量的數據準確。保證了準確的COD值，也就能從技術方向提高環(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、產業(yè)化運營提供強有力的技術支撐，對保護環(huán)境具有明顯的社會效益。