在线COD监测系统的应用

在线ＣＯＤ监测系统的应用

【摘要】：通过对长沙经济技术开发区污水进化中心COD在线监测系统的选型、安装和验收的介绍，总结讨论了目前国内外得到应用两种的COD在线监测系统的选择原则、基本工作原理和国内的验收技术规范。

【关键词】：在线COD监测系统; 选择; 工作原理; 验收

一、建设背景

长沙经济技术开发区污水净化中心于2003年6月建成试水，目前主要接纳处理长沙经济技术开发区和长沙县新县城的生活污水和工业废水，投产运行以来面临的一个主要工艺问题是进水水质波动大。随着我们国家对环境保护力度的进一步加大，城市污水处理厂已被列为环境污染总量控制的监测对象。因此及时、准确地了解进水水质，对于污水厂在面临进水水质突然变化时能迅速做出工艺调控进而有效地调控生产运行，保证出水水质达到国家排放标准就显得尤为重要。正是在这样的情况下，长沙经济技术开发区污水净化中心于2007年决定在总进水闸门至沉砂池的管道上安装一套在线COD监测系统。

二、设备选择

在线监测系统的结构包括了采配水装置、预处理装置、在线监测分析仪表、数据传输装置等。根据其核心装置--在线监测分析仪表的工作原理不同，目前国内外市场上在线COD监测仪主要有以下几种：标准铬法（即CODCr）、生物法、TOC法和UV254指标法。针对COD在线监测仪的几种技术方案，净化中心的工作人员走访了一些设备生产厂家和设备的使用单位，并组织相关人员进行集中讨论，最终确定了选择进水在线COD监测仪所必须遵循以下原则：

第一是合法性原则：在线COD监测仪是一种环境监测在线仪器，因此他必须通过两个相关认证。首先它作为一种计量检测仪，必须通过国家质量技术监督局的计量产品认证，即必须获得计量合格证，仪器所提供的数据才可作为法定依据；其次它作为环境保护的在线监测仪器必须通过国务院环境保护行政主管部门的环境监测仪器检验认证，即获得国家环境保护产品认定证书才能作为环保在线监测所用。以不被国家认可的方法作为工作原理的仪器，其数据不能作为法定的数据。目前通过上述两个认证的仪器为标准铬法、生物法和TOC法。UV254指标法目前还没有一种产品通过国家环保总局认证，因而不作考虑。

第二是实用性原则：建设一套COD在线检测系统，重要的就是必须给业主的生产管理带来实际效果，发挥实际作用，否则这套系统就没有生命力

第三是经济性原则：对于建设一个系统，首先考虑的是性能，第二考虑的就是建设的经济性指标。应该遵循”够用就行”的经济性原则，经济性原则应该同时

考虑到设备投资和运行及维护费用，这样的经济性原则才算科学。

根据中心已经使用的日本岛津TOC在线监测仪的使用情况，结合其他污水处理厂的在线COD监测系统的使用情况，中心重点选择的CODCr法和TOC法两种在线设备进行对比分析：

1. 工作原理和方法：

CODCr法COD是化学需氧量的简称，是表征水体受还原性物质（主要是有机物）污染程度的一项综合指标，指水体中能被氧化的物质在规定的条件下（指特定的氧化剂、温度及反应时间）进行化学氧化所消耗的氧化剂的量，是评价水质好坏的主要依据，在我国属于水污染总量控制的必测项目之一。标准铬法仪是利用GB11914-89和《水和废水监测分析方法》规定的COD分析方法进行工作的自动化分析仪器。这种方法由于采用国标法作为工作原理，仪器生产成本较低，生产工艺性要求高。

TOC法TOC是总有机碳的简称，是以碳的含量表示水体中有机物质总量的综合指标。目前国外一般用TOC来衡量水污染程度。采用TOC法通常首先加入药剂等去除水样中无机碳，然后将去除无机碳的水样进行燃烧。（根据不同温度分为：低温燃烧和高温燃烧两种。）燃烧的目的是将水样中的有机碳转化为二氧化碳再将二氧化碳送入光谱分析仪测量其浓度，据二氧化碳的浓度测算TOC数据，然后根据特征稳定水样中的TOC与COD、BOD值的线性关系获得水样的COD值。它不是一种直接测量COD的方法。

COD值=k*TOC+b

其中k为特征水样倍率，b为特征水样修正系数。

2. 运行费用对比分析（根据中心自己的市场调查所作）：

运行费用主要包括了仪器工作费用和维护费用两方面

①工作费用：（以每小时检测一个水样为对比的前提）

CODCr法做一个水样药剂费用5元/次左右，运行一年的年费用4万元。通常采用标准铬法的COD仪，其仪器一般都采用节省试剂工作模式，即必要的情况下才开始运行，以降低其运行费用。其运行费用比常规节省一半，即年运行药剂在2万元左右，运行费用偏高。但采用CODCr法其安装调试较为简单，因其采用国标法测量，在安装过程中不需要重新做校准曲线。

TOC法采用TOC法测COD后，其在测试时正常消耗的试剂为2mol 的盐酸和载气。一个小时测一个水样，一年用500ml浓盐酸4瓶，载气大约20瓶，每个月需要KHP标准液进行量程校准。仪器本身有电耗。这样下来，TOC法年运行费用仅在0.8万元左右。单纯从试剂消耗费用来说TOC法较标准铬法要低。

②维修费用：

标准铬法投入运行后，其维修次数相对较少，零部件国产产品可替代。因而其维修费用较低。TOC法是进口产品，目前国内无生产厂家。虽然其质量好，但运行时间长后易出现故障，并且因其价格昂贵所以维修费用高。比如：由于运行频繁，燃烧器较易出现故障，而一个燃烧配件就高达5万元。

结合以上两项费用，两种仪器对比情况表如下：

综合了上述分析，中心认为选择采用CODCr法比较符合中心的实际情况和需要。

三、检测地点及周边环境要求

在确定了主要仪器设备的选型后，中心的工作人员根据在线COD监测系统的采配水装置、预处理装置、数据传输装置等其他部件的工作特点，决定将依中心配电间新建一个监测系统工作室。该工作室在隔栅前，这样系统可以从隔栅前池观察口取水，其水样为南北干渠综合水样即实际进水水样，排水就近排入下水沟，给水从配电间可取。同时对工作室的周边环境也做出了相应的布置：为确保系统的顺利实施和在线监测仪器的安全运作，监测仪器工作室地面铺设防静电地板，内建220V±15%，50Hz±3Hz的独立防浪涌电源；保持室温在20℃左右，确保仪器在最佳温度条件下运行；设备间周边考虑电路、通讯、进出水及避雷等情况。此外中心在系统的选择和安装前还对以下几个方面进行了考虑：

1. 仪器及管道内部强酸及污水腐蚀问题，要求尽量采用防腐材料

2. 管道结垢堵塞问题，要定期清洗

3. 经常进行标准对比实验，解决以前有些单位计量法失效问题；

4. 在取样口设置格栅，保证大型固体物质不进入管道；

5. 在进入管道中安装泥沙过滤器等，滤除无机杂质；

6. 考虑到对系统的验收和人工校准，在进水管道处，安装一分支管道，用阀门进行控制，以利于人工手动同时取样。

四、验收

根据以上各个方面的要求将系统安装调试好以后，中心对该系统进行了验收。验收的主要依据是由国家环境保护总局于2007年07月12日批准，自2007 年08月1日起实施的HJ/T354-2007《水污染源在线监测系统验收技术规范（试行）》。该规范适用已安装于水污染源的化学需氧量（CODCr）在线自动监测仪、