水质自动监测站的建设经验

许 佳

新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局，新疆 乌鲁木齐 830000

水质自动监测系统是一个多专业跨学科的系统，关联到自动控制、仪器分析、管路压力、化学实验等多方面的知识，这就要求从系统的设计开始就要进行全方位的考虑。考虑不周全就会影响今后系统的正常运行，部分遗留问题可以通过后期小范围的改造来弥补，但有些先天性的缺陷，想改进几乎是不可能的。目前国内的水质监测站很大比例不能正常运行，大多数都是由于设计上的缺陷造成的。因此设计者们要熟悉相关的各个学科，借鉴大量的成功和失败经验，取百家之长，避千家之短，才能设计出一个相对比较成功的系统。

1 参数仪器选型

只有明确了监测水质的目的，才能明确所需监测的参数，需要选择的仪器类型。在线监测水质的主要目的分为：水处理工艺过程（市政、工业污水处理等）的监控、污染源达标排放的监测和各种地表水水质的监测预警。

由于监测水体的不同，建设职能不同，水质自动监测系统在选配仪器，建造方式，建设规模上都有所不同，监测的参数和重点也不同。从目前建设的现状来看，在线监测仪器大多数都选择：常规五参数（温度，pH值，溶解氧，浊度，电导率）；有机污染参数（COD、TOC、BOD等）；氮污染参数（氨氮，硝氮，总氮等）；磷污染参数（正磷，总磷等）。饮用水源地，还应追加诸如生物毒性以及大肠杆菌等指标。

仪器选型应该注意以下几个方面的问题：一是以供水水源地和污染控制区为主要的监测对象的水质自动监测单元应该具有自己的特点。应选择没有二次污染或污染少的在线仪器；二是选择从原理上分析工作可靠的产品，不能受标准方法的限制，仪器的测量原理适当可靠，测量量程必须满足要求；三是测量精度。一般来说，地表水，特别是供水水源地的水质较好，相对污水在线仪器来说其测量量程小，要求的精度较高。

2 站房设计

由于水质站房的功能的特殊性，在设计的时候需注意以下要点：

1）尽量做到四通一平，即通路、通电、通水、通讯以及平整土地，这些都是工程建设的前期必备条件；

2）站房和采水设施应建设永久性建筑，并做好防雷防洪措施，这样才能为监测系统提供稳固坚实的基础；

3）站房组成应包括监测室、辅助实验室和储物室等。站房监测室应不小于30m2，便于监测仪器的摆放和后期监测功能的扩展；辅助实验室不小于20m2，为监测仪器的比对试验，试剂存放处理等工作提供环境；储物室主要用于储存备品备件等；

4）站房内应有空调和冬季采暖设备，空调应具有来电自动复位功能，室内温度应保持在18℃～28℃，湿度在60%以内，为监测系统提供一个良好的工作环境；

5）监测室应保证两面相接的墙壁为完整的墙壁（无门、窗、暖气、配电柜等）用于固定安装架，墙面应做防水处理，墙下地面应设有排水沟和地漏，便于使室内积水排出。

3 监测室的布局

随着时间的推移，水质自动监测站的布局主要经历了3个阶段：

第一阶段：壁挂式。早期的水质站多数都是将设备挂在墙壁上，水路和线缆都是绕着设备布设。存在的缺点是：1）水路电路交错，不安全；2）部分有后盖的设备不方便维护；3）所有的部件完全暴露在眼前，不美观。

第二阶段：机柜式。将整个系统装在统一的标准化机柜内，美观大方，方便前后打开维护。存在的缺点是：1）机柜的空间限制了水管路的铺设，势必造成水管路曲折多弯和交叉翻越现象，影响水路的压力、造成水路不畅、留有残水现象；2）部分设备存在侧面维护的现象，机柜内基本上无法侧面下手操作。

第三阶段：机架式。树立一面金属墙，将监测设备嵌在正面，所有管路和线缆在后面布设，即美观又方面维护，水路较直。

目前机架式的布局是最为合理的布局，建议推广使用。

4 辅助实验室的建设

1）由于水质自动监测站配备实验室仪器，因此建议实验辅助间内应有实验工作台，台上可以放置实验室比对仪器，台下有工作柜，便于放置试剂，工作台上方应配备几个五孔电源插座（220V）；

2）辅助实验室内应备有上下水、洗手池等；

3）如果条件允许，最好在辅助试验室配备冰箱、天平、分光光度计等设备。

5 采水的设计

1）采水点距离站房应不大于100m，尽量靠近取水点。水样通过长距离的取水管线，会影响部分参数的真实性（浊度、溶解氧等），因此取水点越近越好，条件具备的话可以直接在水面上建站监测水体；

2）取水点附近平均水深应当大于2m。水面以下1m的水体才具有代表性，而水底污泥杂物较多也不适合取水，因此需在水位较深的地点取中层水样，取水点水流稳定平缓、水中水草较少；

3）取水泵应根据取水点选择。取水泵分为自吸泵和潜水泵两种，自吸泵吸程较小，适用于取水点落差小、距离短的系统，维护较方便。潜水泵适用于远距离、大落差的取水条件，但是由于其在室外水中工作，因此其维护量较大、需额外安全保护；

4）取水管路建议采用双管路主备用，北方寒冷地区取水管路应安装保温层，谨防天冷冻裂，管路上在低点安装排水阀，停站时可将管路中的残水排出。

6 配水的设计

1）系统应采用“管路串联、仪器并联”的方式。管路干路中无阻拦式过滤装置，每台仪器都从各自的过滤装置中取水，任何仪器出现故障都不会影响后面仪器的工作。这种管路连接方式不仅能够满足各仪器对样品的要求，也可以满足所有的仪器的需水量；

2）根据常规五参数对水样的要求，五参数仪器供水应不经过任何处理，直接进入仪器；

3）根据仪器对水样的要求，其它监测仪器则对水样分别进行处理，使其从各自专门的过滤装置中取样。

7 清洗的设计

管路长期运行会积有泥沙，或滋生藻类，影响水样的真实性，严重时还会发生堵塞现象，因此必须设计安装清洗装置。

1）生物清洗。臭氧是最强的氧化型杀生剂，是公认的高效无污染杀生剂，可有效杀灭病毒及细菌，且不存在二次污染等优点。通过臭氧发生器的清洗水会变为具有灭藻杀菌能力的清洗水，这样的清洗水在被送至整个系统管道和设备时会抑制藻类和菌类物质在管道和设备上生长；

2）空气清洗：将压缩空气与水流混合，形成紊流，产生剧烈扰动，可剥离管路系统中的菌藻和沉淀物。但由于菌藻附着能力较强，单独使用空气清洗，剥离效果不好。因此在对管路系统进行生物清洗后，再进行空气清洗，则可达到满意的清洗效果；

3）清水清洗：所需清水可以是自来水、井水和经过除砂处理后的河水。当系统停止时可以自动用清水清洗所有管路和设备内部需要清洗的管路，从而延长其使用寿命。清水清洗频率为每个分析周期过程中清洗一次；

4）具体采用何种清洗模式或组合模式需要根据现场水样情况决定，但需要注意的是，无论采用何种模式，下次监测流程启动时必须将管路和设备中的残水完全置换后再监测水样，否则清洗水会影响水样的测值的真实性。

8 自动控制及软件

目前国内自动控制系统从设备到软件都非常成熟，大多数集成商都能够独立开发，因此建设方可以根据自己实际情况提出需求，开发具有自己特色的控制系统。

9 结论

总之，本文总结的建设经验有限，要建设一个成功的水质自动监测站，需要吸取方方面面的经验，既要借鉴成功的经验，也要吸取失败的教训。国内运行稳定发挥效能的水质自动监测站大多数都是集成商通过多次的建站，逐步摸索改进才完善的。因此，水质自动监测站的建设一定要多考察学习，选择建设经验丰富的集成商，才可能成功。

[1]水和废水监测方法[M].4版.北京：中国环境科学出版社，2002，12.

[2]环境水质监测质量保证手册[M].2版.北京：化学工业出版社，1994，8.