微型水质自动监测站设计方案.docx

《微型水质自动监测站设计方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微型水质自动监测站设计方案.docx（17页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 1 工程概况任家沟水库总库容 202.5 万 m ，兴利库容 178 万 m ，死库容 0.5 万 m 。大坝为333均质土坝，坝高 13.0m，坝顶高程 497.47m，校核洪水位 497.21m，设计洪水位 496.21m，正常蓄水位 496.09m，死水位 484.85m。西河水厂进水端的高程 479.00m，莲枝水厂进水分配井水面高程 482.70m，考虑留有 2 米的富余水头，即备用水源管道末端水压高程不低于 484.70m，低于任家沟水库正常蓄水位 11.39m，因此，可以实现重力流供水。新建任家沟水库作为城市饮用水源地保护工程，包括隔离防护、保护区标志、截水沟、全方位监测等。1

2、.1 水源地保护区的划分根据最新发布的饮用水水源保护区划分技术规范（HJ 338-2018），任家沟水库属于小型水库饮用水水源地，其保护区的划分为：一级保护区：多年平均水位 496.09m 对应的高程线以下的全部水域和一级保护区水域外不小于 200m 范围的陆域，或一定高程线下的陆域，但不超过流域分水岭范围。二级保护区：正常水位线以上（一级保护区以外），水平距离 2000m 区域。准保护区：二级保护区外地所有汇水区域。1.1.1总体目标及主要任务1、重要饮用水水源地水质达标建设目标水质保护目标2、 类，且水质稳定。保 3、区域综合治理目标证 饮用水水源地一级保护区内没有与供水设施和保护水源无关

3、的建设项目和任设施，二级保护区内没有排放污染物的建设项目和设施集，雨面积内没有对水体污染严重的家建设项目和设施。沟 饮用水水源涵养林、生态湿地的建设，落实水土保持、水源涵养、水生态修水复和水质净化等措施。库备用水 1.1.2安全监控体系实现对饮用水水源地安全的全方位监控 行政主管部门建立自动在线监控设施，对饮用水水源地取水口及重要供水工程设施实现 24 小时自动视频监控。 立巡查制度，饮用水水源一级保护区实行逐日巡查，二级保护区实行不定期巡查，并做好巡查记录。常规性监测和排查性监测相结合，形成较为完善的监测机制 用水水源地水质指标定期监测， 监测项目为地表水环境质量标准（GB3838-2002

4、）规定的基本项目和补充监测项目；饮用水水源保护区水域每月至少监测 1 次，取水口附近水域实施必要的在线监测。 照地表水环境质量标准（GB3838-2002）规定的特定项目，重要水饮用水水源地每年至少进行 1 次定期排查性监测。具备一定的信息管理和应急监测能力，具备水量、水质、水位、流速等水文监测信息采集、传输和分析处理能力，建立饮用水水源地水质水量安全管理信息系统具；备预警和突发事件发生时，加密监测和增加监测项目的应急监测能力。2 监测设计本次配备监测设备主要监测的数据有常规五参数分析仪、氨氮分析仪、高锰酸盐指数分析仪及总磷分析仪等。2.1 指导思想以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，全

5、面贯彻党的十九大和十九届二中、三中全会精神，深入贯彻落实生态文明思想，牢固树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，坚决打好污染防治攻坚战的决策部署，坚持以人民为中心，立足监测为民、监测惠民，不断增强人民群众的生态环境获得感、幸福感和安全感。加快解决饮用水水源地突出环境问题，健全水源地日常监管制度，强化部门合作，完善饮用水水源地环境保护协调联动机制，打好水源地保护攻坚战。省委、省政府高度重视城市供水水质安全问题，推动全省供水水质的持续提升，确保人民群众喝上安全、放心、优质的饮用水。推进集中式饮用水水源地水质自动监测站建设，实现水质在线监测监控，是强化饮用水水源保护，提升水源地水质监测预警能力，防范

6、水源地环境风险，确保人民群众饮水安全的具体举措。 2.2设计依据2.2.1 相关法律法规及工作要求1、中华人民共和国环境保护法（主席令第九号）2、中华人民共和国水污染防治法（主席令第八十七号）3、关于全面加强生态环境保护 坚决打好污染防治攻坚战的意见(中发201817 号)4、国务院关于印发水污染防治行动计划的通知（国发201517 号）5、关于开展全国重要饮用水水源地安全保障达标建设的通知（水资源2011329号）6、全国集中式饮用水水源地环境保护专项行动方案（环监201825 号）2.2.2 相关技术标准规范1、地表水环境质量标准（GB3838-2002）2、地表水和污水监测技术规范（HJ

7、/T91-2002）3、水质河流采样技术指导（HJ/T52-1999）4、pH 水质自动分析仪技术要求（HJ/T96-2003）5、电导率水质自动分析仪技术要求（HJ/T97-2003）6、浊度水质自动分析仪技术要求（HJ/T98-2003）7、溶解氧（DO）水质自动分析仪技术要求（HJ/T99-2003）8、高锰酸盐指数水质自动分析仪技术要求（HJ/T100-2003）9、氨氮水质自动分析仪技术要求（HJ/T101-2003）10、总磷自动分析仪技术要求（HJ/T103-2003）11、总氮自动分析仪技术要求（HJ/T102-2003）12、民用建筑电气设计规范（JGJ 16-2008）13

8、、建筑设计防火规范（GB 50016-2006）14、计算机软件工程规范国家标准汇编 200015、计算机软件开发规范（GB8566-88）16、计算机软件产品开发文件编制指南（GB8567-88）17、信息系统安全技术国家标准汇编18、环境信息化标准手册 13 卷19、计算机软件产品开发文件编制指南（GB/T 8567-1988）20、计算机软件需求说明编制指南（GB/T 9385-1988） 2.2.3 项目目标按照国家生态文明试验区建设要求，以保障饮用水水质安全，让人民群众喝上干净、安全、放心的饮用水为核心，不断完善饮用水水源保护制度，显著提升饮用水水源地规范化建设水平，全面整治饮用水水

9、源保护区内的环境问题，持续提高饮用水水源地风险防控和应急能力，不断改善饮用水水源地环境质量。1、全面提升水质监测预警能力整合优化饮用水水源地水质监测点位，按照统一的标准规范开展监测和评价，客观、准确反映饮用水水源地水质状况。强化生态环境监测数据资源开发与应用，开展大数据关联分析，增强预警能力，为说清环境质量状况及变化趋势，说清污染源现状，说清污染物排放总量、生态环境保护决策、管理和执法提供数据支持。2、强化水源地环境安全管理决策水平强化环境安全的信息化管理能力，通过对前端环境监测数据的采集、展示、统计、分析，为水源地环境安全监控预警提供有效的依据和支撑。同时进一步加强数据整合共享，建立数据资源

10、中心，整合新建、已建系统数据，实现数据融合与共享交换，多角度、多维度展示，提高管理的精细度、时效性和准确率。3、解决突出环境问题，满足环境考核要求建设四大关键能力，包括饮用水水源地全面监管能力、饮用水水源地质量动态防治能力、环境风险全过程管理能力、环境社会化服务能力。增强社会环境监管能力和环境公共服务水平，实现网上办事、网上举报、环境信息公开和政务公开，规范行政权力运行，全面提升饮用水管理能力，解决突出饮用水水环境问题，满足水质考核要求。2.2 监控因子与布点规划2.2.1 监控因子参数配置：水温、pH、电导率、浊度、溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮；特殊情况：其他指标各地可根据实际情况

11、配置。2.2.2 布点规划1、基本原则为保证水站建设的可行性、水质的代表性、监测的长期性、系统的安全性和运行维护的经济性，水站站址选择应考虑以下基本条件：基础建设的可行性。具备土地、交通、通讯、电力、自来水或自备井及地质等良好的基础条件； 水质的代表性。根据监测的目的和断面的功能，所选取站的监测结果能代表监测水体的水质状况和变化趋势，具有较好的水质代表性；监测的长期性。不受城市、农村、水利等建设的影响，具有比较稳定的水深和河流宽度，能够保证系统的长期运行；系统的安全性。水质自动站周围环境条件安全、可靠；运行维护的经济性。便于水质自动站日常运行和管理。2、选址条件（1）交通便利；（2）有可靠的电

12、力保证且电压稳定（三相电）；（3）具有自来水或可建自备井水源，水质符合生活用水要求；（4）通讯条件良好，原则上以光纤/ADSL 有线网络为主；（5）最低水位与站房的高度差不超过采水泵的最大扬程；断面常年有水，水深比较稳定、能采集到代表性样品的位置。丰、枯水季节河道摆幅应小于 30 米，枯水期采水点水深不小于 1 米，采水点最大流速一般应低于 3 米/秒，便于采水设施的建设和运行维护，保证采水安全；地面标高应能够抵御 50 年一遇的洪水。3、采水口选址条件（1）为尽可能采集到代表性的样品，真实反映水质状况和变化趋势，同时保证采水设施安全和维护便利，采水口选址应该满足以下条件：（2）在不影响航道运

13、行的前提下，采水点尽量靠近主航道。（3）采水口位置一般应设在冲刷岸，不能设在河流（湖库）的漫滩处，避开湍流和容易造成淤积的部位，丰、枯水期离河岸距离原则上不得小于 10 米。（4）采水口处应有良好的水力交换，不能设在死水区、缓流区、回流区以及容易造成淤积和水草生长处。（5）取水点距离站房原则上不超过 150 米，枯水期时不得超过 200 米，具备铺设管线设施等条件。（6）取水点设在水下 0.51 米范围内，但应防止底质淤泥对采水水质的影响。2.3 监测方案比较目前在监测布置上有建设监测站点与微型监测点方案。1、大型监测站点方案 根据监测要求，监测站点现场建设条件，综合考虑水站的安全性和功能扩展

14、性需求，原有建筑完全具备要求，同时具有足够的空间和“四通一平”（通路、通水、通电、通讯和场地平整）的条件，站房一般由仪表间、辅助工作间和生活用房组成。站房仪表间建筑面积不小于 40 。站房结构：砖混结构，根据当地抗震设防烈度进行抗震设计。2、微型监测站方案新建水质自动监测站站房形式以微型水站为主，站房占地面积在 9 平方米左右，无需征地和建房，无需人员值守，本方案按照微型水质自动监测站进行设计，设备选用微型站房、常规五参数分析仪、氨氮分析仪、高锰酸 盐指数分析仪及总磷分析仪等。3、站点比较传统的固定式水质自动监测站资费用高，占地面积大，费用高，不符合现今对监测站的要求。微型站点移动性能好，对将

15、来因城建进行迁移、拆除提供了方便、简单、快捷；采用防水+钢板+木条式景区型监测箱体，外型美观；采用组合式监测箱体以及模块化分析仪器，非常易于扩展；系统流程简洁，设备维护和运营方便，且成本很低；主要分析仪采用 Linux 系统，所有功能可通过网络远程控制实现；装置均采用近似无声的低噪音设备；采用无线通信技术，用于数据传输以及远程维护；采用防剪、断线的防开门报警器，确保无人值守时的防盗安全性；预留 LED 户外电子屏数据接口，监测数据透明化，起到大众监督作用；提供通讯协议，即可无缝接入任何上位机监控中心管理平台软件。故本次推荐采用微型站建设方案。 2.3 微型站建设设计2.3.1系统构成图 2.3

16、.1 微型站模型 图 2.3.2 系统构成2.3.2系统目标水质监测的目标在于重点发挥在线监测仪器的功能，满足环境监测需求，满足现场监测仪器远程诊断和远程控制，同时保障系统稳定运行，降低维护工作强度，具备一定的通用性。系统整体流程，见下图。图 2.3.3 系统目标图 2.3.3检测单元检测系统是水质自动监测站核心部分，由各项检测项目要求的自动检测仪器及辅助设备组成；辅助设备包括：过滤器、自动进样装置、自动清洗装置、冷却水循环装置、清洁水制备装置以及其他辅助设备组成。2.3.3.1 五参数分析仪控制器是多种数字化传感器的通用操作平台，采用微处理器控制技术，全中文触摸屏操作，可同时连接 8 个传感

17、器。仪器壳体为工业级铝制材质，具有即插即用、测量速度快、精确度高、强大的数据存储及数据分析功能等优点，是水质监测场合必备的基础控制器。显示屏类型：工业级触摸屏；使用触摸屏操作，具有中文界面，高亮度、宽 视角；显示屏分辨率：800480 像素；安全等级：密码保护；传感器输入：1-8 通道；模拟输出：标配 6 路模拟的 4-20mA 输出信号；数字输出：标配 RS485，可选配 RS232、以太网；通讯协议：MODBUS ，可选配 Profibus、 DPV1、Hart 等协议； 继电器输出：4 路；工作环境：-2060，095相对湿度、无冷凝；存储环境：-2070，095相对湿度、无冷凝；实时测

18、量曲线显示功能，便于数据分析；2.3.3.2 PH&温度分析仪传感器能监测水体中酸碱值，即氢离子浓度指数。分析仪采用差分 pH 电极， 通过更换盐桥，可延长仪器的使用寿命。测量方法：差分测量法；量程：014；灵敏度：0.005； 响应时间：5s ； 重复性：2%； 温度探头PT100； 工作温度：-550； 功耗：2W； 防护等级： IP68；外体材料：PVC；最大工作压力：6.9bar（50时）；尺寸：29299mm；安装方式：浸入式、流通式、管道插入式。2.3.3.3 在线溶解氧分析仪空气中的分子态氧溶解在水中称为溶解氧，简称 DO。溶解氧值是研究水自净能力的一种重要依据，水中的溶解氧可反

19、映水体受有机物污染的程度，它是表 示水体受污染程度的重要指标之一，也是综合衡量水质的主要依据。量程：0-4/40/400/1000NTU;响应时间：1s;灵敏度：1% ;重复性：2%工作温度：0 60功耗： 3W工作压强： 4bar 外体材质：PVC+316 不锈钢 防护等级：IP68安装方式：流通式、浸入式2.3.3.4 在线高 锰酸盐 指数分析仪用酸性高锰酸钾氧化- 电位滴定法检测水中的高锰酸盐指数 （CODmn)。测试流程为：同过系统控制，自动完成水样采集；水样进入反应池加热，在高温酸性条件下，高锰酸钾部分氧化水中的还原物质；然后加入过量的 草酸钠和高锰酸钾反应；最后用高锰酸钾匀速反滴定

20、剩余的草酸钠，由 ORP 确 定滴定终点，得到反滴定时间，检查工作曲线得出测试值。间隔：连续 1、2、324 小时，也可通过串口触发仪器；消解时间：15min，30min，120min 可设；操作及存储温度：5-40，湿度95%，无结露；电源及功率：220VAC10%，5060Hz，100W；通讯接口 RS485/RS232,支持国标协议和 MODBUS 协议； 2.3.3.5 在线氨氮分析仪水杨酸分光光度法的原理是通过系统控制，自动完成水样采集；水样进入反 应池在恒温条件下经氧化作用，在碱性介质中，氨与二氯异三聚氰酸钠、水杨酸 反应生成一种稳定的蓝色化合物，该络合物的吸光度与氨氮的含量成正比

21、。在特 定波长下，反应后的混合液体进入比色池，用光电比色法检测与色度相关的信号， 通过测定其吸光度即可测定出水样中的氨氮含量。重复性：2%；工作环境：0-40；电源要求：220V10V；通讯接口 MODBUSRS485/RS232，可反控；2.3.3.6 在线总磷分析仪采用传统的化学分析技术和先进的微流芯片技术相结合的方法，实时监 测水体中总磷的含量，对由磷元素引起的水体污染问题起到预警、监督、排查等 作用。该仪器基于先进的微流芯片分析技术，具有体积小巧，试剂消耗少，反应 速度快，分析精度高等特点。测定原理：酸性条件下过硫酸钾消解-钼酸铵分光光度法；量程：0-0.5/1/2mg/L，可设置；重

22、复性：3% ；量程漂移：1%零点漂移：1%；测量时间：30min；主要试剂消耗：抗坏血酸溶液 200 微升/次、钼酸盐溶液 200 微升/次；试剂保存：内置试剂冷藏，确保试剂长期保存；工作环境：040； 2.3.4 水质监测微型站技术规格根据仪表投资及总图布置情况，箱体式水质自动站选用金属结构，且为防火、防水型。底座：为工字梁滑道型，底座和骨架均为金属结构，具有足够的强度，保 证在拖动、起吊、荷载和空载时不变形，并宜安装于混凝土基础上。箱体材质：采用厚度为 2mm 的镀锌钢板制作，采用组件嵌装式；外面采 用喷塑涂层防腐，同时外加木条。顶：制作为斜面型，保证雨水不会留存在箱顶。门：设计前后门，均

23、向外开启，以便维护，采用 2mm 的镀锌钢板制做。 净高：为 2m。装卸：设有供整体吊装用吊环。2.3.5 采水单元采水方式采用浮筒式采水，取水管的进水孔位于水表面一下 0.51m 的位置，并与河底保持一定距离，保证采集到具有代表性的符合监测需要的水样，又要保证取样吸头的连续正常使用。浮筒还应具有阻挡水体中拦网过滤的功能，防 止水体中的大型垃圾进入进水口而堵塞。采水浮筒还要方便人工或自动提升与安装，以便人工的日常清洗和维护。不锈钢浮筒采水系统组成包括：不锈钢浮筒：固定水泵，使水泵能随液位波动而上下浮动；前级过滤：对水泵取水起到粗滤作用；太阳能航标灯：起警示作用，避免来往船只与之发生碰撞；固定点

24、：通过钢丝绳实现不锈钢浮筒与固定点之间的连接；锚：用于固定不锈钢浮筒在监测断面的安装位置。2.3.6 采水泵及管道采水方式选择水泵，常用的取样泵主要有潜水泵和自吸式离心泵两种类型。通常采用双泵采水系统，一用一备。本次选择潜水泵采水。采水管道选用 Pe 管道，DE110，压力等级选用 1.0Mpa。2.3.7 配水单元配水单元是将采水单元采集到的样品根据所有分析仪器和设备的用水水质、水压和水量的要求分配到各个分析单元和相应设备，并采取必要的清洗、保障措施以确保系统 长周期运转。配水单元一般分为流量和压力调节、预处理及系统清洗三个部分。a）流量和压力调节 配水单元能够通过对流量和压力的调配，满足所

25、选用仪器和设备对样品水流量和压力的具体要求。b）预处理配水单元尽可能满足标准分析方法中对样品的预处理要求。配水单元可以根据不同仪器采取恰当的过滤措施。在不违背标准分析方法的情况 下，可以通过过滤达到预沉淀的效果，也可以通过预沉淀替代过滤操作。（若水质较好，可省去沉沙单元。）配水单元设置有清洗和杀菌除藻 功能。该功能能够遍及全部系统管路和相关设 备，且不损害仪器和设备，也不会对分析结果构成影响。配水单元不会对环境造成污染。对分析单元排放的废液做回收处理。配水单元能够在停电时自我保护，再次通电时自动恢复。采用自清洗测量池（实用新型专利号：ZL 2012 2 0010201.6）、圆柱形高效 活塞式

26、自清洗沉沙池（发明专利号：ZL 2010 2 0616842.X）作为配水及预处理环节的主 要部件。2.3.8 数据采集及控制单元水质自动监测子站的数据采集和控制单元具有系统控制、数据采集与存储以及远程通信功能。现场控制单元主要由触摸屏、PLC 以及一些控制元件等部分组成。PLC 系统按照预先设定的程序负责完成系统取水配水控制，启动测试，清洗，除藻，反吹等一系列的动 作。同时可以监测系统状态，并根据系统状态对系统动作做相应的调整。现场 触摸 屏和 PLC 控制 器均 安装 在控 制柜中 。现 场触 摸屏采 用低 功耗 、高稳定性的嵌入式软硬件设计，该单元主要实现现场运行状态的监控，现场运行参数

27、的设置， 历史数据和系统运行日志的存储，与上位机的通信等功能。2.3.9 辅助设备2.3.9.1 系统供电箱式水质自动监测站电源一般为就近接入 220 伏交流电，电源功率一般要求大于3KW 以上。配备 UPS 不间断供电电源一台，保证系统断电运行，以防设备损坏。2.3.9.2 防雷与接地雷电有很大的破坏力，其破坏作用是综合性的，包括电磁性质、热性质和机械性质 的破坏作用等。系统的雷电防护是一项系统工程，其主要目的是将建筑物的防雷、供电 防雷、监测系统（仪器仪表）防雷、计算机及通讯系统防雷等根据客观实际条件有机的 结合在一起，从而发挥出系统雷电防护的最佳效果。 2.3.9.3 保护和警告系统具备

28、数据存储、断电、断水自动保护和恢复功能，异常测量值自动报警，异常 水质自动留样。仪器具备故障自动报警功能并能显示大多数设备的故障区域，便于检修。鉴于备用电源供电能力有限，水质自动监测站应设定停电工作模式，并将主电源停 电信息、电源切换和工作模式设定信息传送到远程监控中心。2.3.9.4 防盗与安全1) 防盗箱门：防范监测箱门被非法打开，把两个门磁安装在箱门内固定好，当箱 门被非法打开，报警器即高音报警。报警器线具有防剪、断线（剪断两根线或是其中一根线）报警功能，预防人为破坏。安装：先将门磁固定好，测试开门报警状态，认为报警灵敏度合适后，可用玻璃胶将门磁固定，亦可用罗丝将门磁上紧固定。2) 视频

29、监控：配置室内外监控摄像头监控设备运行状况及站房周边情况。2.3.9.5 视频监控装置视频监控主要用于监视监测仪器的工作状态、人员的进出情况、取水口和水面情况。配置两台摄像机和一套视频传输处理设备，一台安装在取水口，监视取水口及水面情况 情况；一台安装在设备间，监视仪器工作情况、站房安全及人员的进出情况。同时，视频应该能远程传输，在远程控制中心通过视频控制解码器将数字视频信号还原成模拟视 频号，再在大屏及监视器上显示，工作人员可以看到一个大画面、多彩色、高亮度、高 分辨率的视频图像，方便监控。2.3.9.6 空调配备来电自启的 1.5P 空调，保持监测仪器所处环境。2.3.9.10 其他废液回

30、收系统：分析仪所产生的废液由单独废液桶收集，每个废液桶配备液位检测 功能，一旦废液桶液位达到 80% 时向上位 机发出报警， 可提示运维人员及时处理废液。配备单独的自来水管路，用于洗手台及管路反冲洗。试剂柜：配备专门用于存放试剂和其他辅助用品的试剂柜，便于后期运维。通风措施：站房前后开有窗户，并装有排气扇，将不利于仪表正常工作的气体排出 室外，保持室内干燥。防火 措施 ：站房 装饰 材料采 用防 火材质 ，同 时配备 手提 式干粉 灭火 器，达 到双重 防火保险。2.4 设备清单表表 2.4.1 分析仪器清单表 1/2345分析仪器6789氨氮总磷总氮在线氨氮分析仪在线总磷分析仪在线总氮分析仪台台台111表 2.4.2 系统集成控制清单表3600*2400*2850mm(长*宽*高）2/3000*550*750mm/718/345/111采水管路采水电缆套套 /控制单元、数据采集传输处理单元PLC 控制系统 软、硬件控制系统/45/套套11废液收集桶 67/111/室外视频安装支架及电缆附件4/套1