水站设计方案

水 质 自 动 监 测 站设计方案编制单位：*有限公司2016/03/21*公司简介 仪表生产厂家简介德国科泽(KUNTZE)公司由Dr. Arthur Kuntze建立于1945年，是世界上最早生产水质监测仪器的制造商之一、德国著名的水质分析设备供应商，具有六十多年的开发及制造经验，产品可广泛应用于多种领域的水质监测和气体报警，尤其是河流湖泊水体监测、废水处理厂和工业生产过程水质监测和控制。德国科泽公司生产的全自动在线水质分析仪K100 W、K301系列，是先进的、自动化程度高的在线水质分析仪，具有真正意义上的自带双向通讯协议的双向控制功能（德国科泽公司的仪表可直接读取仪表内部的运行状态并可远程对仪表的工作状态进行反向控制），是目前水质自动监测市场上真正拥有此项技术的极少的几个品牌产品之一。这使它在系统运行和操控方面都有着更高的可靠性和稳定性。同时，自带双向通讯协议的双向控制功能也是目前优于许多其它品牌分析仪器的高端型技术。德国科泽在线水质自动分析仪在国内有着近10年的广泛应用，在国内各省地区500个以上水质自动监测站应用中，运行稳定，其先进的性能，优秀的品质均获得了用户的广泛好评。荷兰microLAN公司：micro Luminescence Analysis Netherlands（荷兰微生物荧光分析监测系统，总部设立在荷兰瓦尔维克市，是毒性分析仪最专业生产厂商，全球最早研制生产在线水质毒性测定仪。其产品广泛应用于饮用水安全、水质污染监测、食品应料安全等领域。荷兰microLAN公司研制生产的iTOXcontrol在线水质毒性测定仪是目前世界上唯一可自动检测分析水中综合毒性的先进工具。目 录第一章 概述11.1水质自动在线监测站简介11.2水质自动在线监测站的组成及建设步骤11.3水质自动在线监测站需要满足的功能21.4水质自动在线监测站系统原理流程3第二章 水质自动监测站建设方案42.1水质监测站建设原则与依据42.1.1 建设原则42.1.2 建设依据42.2站房的设计与建设52.2.1 站房选址52.2.2 站房主体外观设计62.2.3 站房内部仪器间设计62.2.4 给水排水设计72.2.5 系统供电设计72.2.6 电话、宽带设施82.2.7 防雷保护及接地措施82.2.8 防火防盗设施92.3水质在线监测仪器设备的选型及安装方式102.3.1 项目主要监测参数及分析方法102.3.2 在线监测仪器选型的基本依据102.3.3 水质五参数分析仪112.3.4 氨氮在线分析仪132.3.5 高锰酸盐指数分析仪152.3.6 总磷总氮在线分析仪162.3.7 在线生物毒性分析仪182.3.8 超声波流量计202.4分析仪器的安装212.4.1 五参数分析仪的安装222.4.2 其他分析仪器的安装222.5水质在线监测系统集成建设222.5.1 水质在线监测系统概述222.5.2 系统的组成和主要功能232.5.3 系统集成建设的原则242.5.4 水样采集单元设计242.5.5 水样预处理单元设计272.5.6 配水单元设计302.5.7 监测系统自清洗单元设计322.5.8 废液处理单元设计332.6控制与通讯系统的建设342.6.1 控制单元概述352.6.2 控制单元设计362.6.3 数据采集与传输单元设计382.6.4 现场端仪器监控软件412.6.5 软件界面展示422.7集成辅助系统设计462.7.1 防雷系统462.7.2 交流稳压电源462.7.3 UPS电源472.7.4 自来水及纯水单元472.7.5 臭氧除藻系统472.7.6 压缩空气系统（无油型）482.7.7 自动清洗单元482.7.8 站房视频监控系统48第三章 项目建设预算49水质自动监测站设计方案水质自动监测站设计方案 第一章 概述1.1水质自动在线监测站简介水质在线监测系统的功能可描述为：水质在线监测仪器安装于规范的监测现场，水质在线监测仪器将测试数据、仪器运行状态通过数据采集传输模块接入选定的网络系统，以TCP/IP的形式与信息中心服务器进行交互。授权管理者通过网页实时监视现场仪器运行的情况，对现场仪器采集的监测数据进行质量控制和分析，并将合格数据通过网络报送相关管理部门和企业，将在线自动监测仪器的异常运行情况通报监测设备维护单位。监测设备维护单位负责对现场仪器进行巡检和维护，按照仪器故障通知，及时分析查找故障原因，派出维修车辆和人员进行现场维护，同时反馈质量信息。管理部门依据报送的监测数据对监测现场的情况进行相应的管理和控制。监测站点可根据管理部门反馈的监测数据、控制信息，调整相应的计划，进一步加强对被测断面的管理，达到水质水量同步监测应急监测的效果。1.2水质自动在线监测站的组成及建设步骤水质自动在线监测站是一个把多项指标的分析仪器组合在一起，从采样、分析到记录、整理数据（包括远传数据）、中心遥控组成的系统，结合相应的控制及分析软件，实现水质在线自动监测，满足运行可靠稳定，维护量少和可无人值守的要求。水源地自动监测站的组成包括：站房建设（包括站房内的供电系统、给排水系统和保温降温系统）分析仪器（针对各类水质指标及污染物的在线监测仪器）控制技术运营维护水源地自动监测站的建设是一个综合性工程，建设过程及步骤包括以下5个阶段：前期现场勘查 站房建设 分析仪器选型 总系统集成 后期运营维护1.3水质自动在线监测站需要满足的功能水质自动在线监测站是一套以在线自动分析仪器为核心，运用现代传感器技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术以及相关的专用分析软件和通信网路所组成的一个综合性的在线自动检测系统。图1-1. 水质在线监测系统简单流程图我公司在线监测系统完全可以满足环保局要求的仪器设备配置合理、分析方法科学、数据准确可靠、系统长期稳定运行、后期维护及时方便等要求。作为一套高度集成的系统，水质自动在线监测站需要满足如下功能：(1) 系统具有实用性、先进性、专业性、开放性、集成性和经济性；(2) 监测参数分析方法符合国家、行业现行的有关技术标准和规范；(3) 仪器具有故障自动报警功能和异常值自动报警功能；(4) 系统具有定期自动清洗和自动校正功能；(5) 废液排放安全处理，避免二次污染；(6) 具有双向数据传输功能以及建立数据库、显示趋势曲线、生成报告并打印的功能；(7) 具备停电保护及来电自动回复功能；(8) 站房设计、设备布置、管线布局合理美观，具有防雷避雷等安全性能。1.4水质自动在线监测站系统原理流程原水经采集后进入沉砂分离器中，分别供水给五参数仪及其它分析仪。其中，五参数仪可直接供水；其他分析仪需分别采用KL60或KL90专用过滤器对原水进行预处理后方可进入分析仪器。所分析数据实时存储于现场工控机的数据库中，同时该数据也将通过远程传输手段传输到中心站的计算机中。上述过程均在PLC控制系统控制下进行。详见下图：图1-2 水质水文在线监测系统原理流程框图 第二章 水质自动监测站建设方案2.1水质监测站建设原则与依据2.1.1 建设原则(1) 水质在线监测站中所有建设环节均符合国家规范，按照国家相关标准实施；(2) 所有仪器均符合国际先进、运行稳定、数据可靠的要求；(3) 完全实现无人值守全自动监测，能够提供有效监测数据的同时保证后期运行维护管理方便；(4) 监测系统可以和环保局数据处理中心进行很好的对接，并具有更新和扩展的能力。(5) 站房建设和系统集成建设应具有前瞻性，能够充分考虑后期仪器的增加、系统的更新和扩展。2.1.2 建设依据(1) 地表水和污水监测技术规范（HJ/T91-2002）；(2) 地表水自动监测技术规范（征求意见稿）；(3) 水质河流采样技术指导（HJ/T52-1999）；(4) 地下水质量标准（GB/T1484893）；(5) 地表水环境质量标准（GB3838-2002）；(6) 集中式饮用水水源环境保护指南（试行）（2012年）；(7) 关于落实科学发展观加强环境保护的决定（国发200539号）；(8) 污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准（HJ/T212-2005）；(9) 环境污染源自动监控信息传输、交换技术规范（试行）（HJ/T 352-2007）；(10) 科学实验室建筑设计规范（JGJ 91-93）；(11) 民用建筑电气设计规范（JGJ 16-2008）；(12) 建筑设计防火规范（GB 50016-2006）；(13) 建筑抗震设计规范（GB 50007-2010）；(14) 建筑给排水设计规范（GB50015-2003）；(15) 防洪标准（GB50201-94）；(16) 雷电防护（IEC 62305）；(17) 建筑物电子信息系统防雷技术规范（GB50343-2004）；2.2站房的设计与建设水质在线监测站房的设计与建设是监测系统能否正常运行的关键因素，因此站房的选址、站房防雷设计、站房内部的设计、给排水设计、配套电力设施、防火防盗设施的设计，除了参照国家各项标准、规范等，还需考虑现场各方面的条件。以下是站房设计与建设首先需要考虑和参考的内容，具体相关设计施工资料和图纸等需要勘察完现场情况具体完成。图2-1. 水质监测站建设流程图2.2.1 站房选址水源地水质在线监测站房的选址，应考虑如下几个因素：(1) 监测站站房应建在50年一遇的洪水水位之上；(2) 站房应尽量建在平地之上，避开山体滑坡等；(3) 站房所在地交通方便，保证供水（自来水）、供电的方便可行；(4) 在监测断面上游1000m内应不得有排放源，取水点与站点的距离应尽量控制在200m以内；按照项目建设目标，站房的选址应满足交通、通讯、电力、给水设施便利，以保证本项目建设及运营的需要。2.2.2 站房主体外观设计(1) 监测站房的设计要保证在线监测仪器摆放有序、互补干扰，并且要考虑到仪器室的预留面积，以满足监测站之后的升级和扩展；站房还需设计办公室（会议室）、卫生间、储物间及值班室等必要设施。(2) 监测站设计使用年限50年，耐火等级为二级，安全等级为二级，屋面防水等级为二级，抗震等级为框架三级；(3) 站房采用单层钢筋混凝土框架结构，主体结构砼等级C30，垫层砼等级C15，混凝土抗渗等级S6；(4) 站房外门窗框采用塑钢材料，内门为成品木质门；(5) 站房的主体外观布局应美观合理，与环境具有整体协调统一性，可以设置绿化设施及活动场地。(6) 根据监测站需要监测的参数，预先设计站房总占地面积150m2左右，设置在线监测仪器室和简易实验室、值班室、工作室、会议室、卫生间和储物间。2.2.3 站房内部仪器间设计(1) 仪器间使用面积要满足设备的安装及保证操作人员方便操作和维护仪器设备；(2) 站房内各在线监测仪器安装位置合理，在不影响各仪器单独的维护与维修的前提下，做到功能分区明确、流程清晰；(3) 站房具有暖通设备。仪器间内设置冷暖空调，室内温度保持在1828，湿度60%以内，保证室内环境温度、相对湿度等符合ZBY120-83工业自动化仪表工作条件的要求。空调具有来电自动复位和除湿功能；站房侧壁增加换气扇，以防止夏季因停电或空调故障影响仪器的正常运作；(4) 仪器固定架附近设置排水沟和地漏；(5) 站房内设置实验工作台（50cm*250cm），台下有工作柜。工作台旁边设置洗手池。2.2.4 给水排水设计(1) 根据现场了解，监测站所在地区具有自来水，因此监测站用水来自自来水供给；(2) 站房设置雨水排水系统，采用PVC管作为雨水管道；(3) 生活用水不能直接排入河流，如果有市政生活污水管网则排入其中，若没有，生活污水应收集起来集中处理；(4) 监测仪器产生的药剂废水，应集中回收，进行处理。2.2.5 系统供电设计(1) 水质自动监测站的供电电源是交流 380V（三相四线制）或 220V，频率 50HZ，容量 15KW；供电电源电压在接至站房内总配电箱处时的电压降小于 1%；(2) 电源引入线采用经过国家检定的合格产品，引入方式符合相关的国家标准。穿墙时采用穿墙管。施工参考建筑电气工程施工质量验收规范（GB503032002）；(3) 设置站房总配电箱，箱中配备：漏电断路器2个，分别控制站房总电源开关和自动监测系统；空气开关三个，一个控制照明及插座，一个控制空调，还有一个备用。在总配电箱处进行重复接地，确保零、地线分开，其间相位差为零；并在此安装电源防雷设备；(4) 根据仪器、设备的用电情况，在 380V 供电条件下总配电采取分相供电：一相用于照明、空调及其他生活用电（220V）；一相供专用稳压电源为仪器系统用电（220V），另外一相为水泵供电（220V）。同时在站房配电箱内还保留一到两个三相（380V）和单相（220V）电源接线端子备用。(5) 为防止较大的电压波动对自动分析仪器造成寿命影响，监测系统需设置稳压电源和UPS不间断电源；(6) 室内照明采用节能型灯泡，并设置应急照明设施，应及时能迅速点亮光源，采用现场控制开关操作；室外设置路灯照明，采用值班室控制模式；2.2.6 电话、宽带设施(1) 监测站房如需要电话系统，电话通信电缆由电信交接箱接入站房内；(2) 仪器间宽带线路容量2M光纤或通过无线3G通讯方式。为了不影响现场视频传输，高清摄像头需接入大于8M光纤。2.2.7 防雷保护及接地措施系统配置全面的防感应雷措施，防雷器和通讯线路防雷器采用优质防雷模块，有效防止雷击对系统造成的损坏。内部防雷装置由等电位连接系统、共用接地系统、屏蔽系统、合理布线系统、浪涌保护器等组成，主要用于减小和防止雷电流在需防空间内所产生的电磁效应，包括通讯系统、供电系统、视频系统、仪器设备等。水质自动站系统防雷主要考虑以下几个方面：(1) 建筑物雷电入侵防护建筑物依据有关标准采取防直击雷的措施，可采用设置独立避雷针的方式。 (2) 电力线雷电入侵防护由于站房电力供给多是由架空线路引入的，对站房电源系统的防护，重点是总配电系统。可采用雷击电源保护器组成多级保护对配电系统进行防雷保护。(3) 通信线路雷电入侵防护对于电话线等通讯系统：应采用电话线防雷保护器。(4) 接地系统站房接地系统在站房建设时同步考虑，应在站房内设有接地的地线端子排。水质自动监测站系统共设三种地线：电气接地、仪表接地、独立避雷针接地。独立避雷针接地接地电阻应不大于10欧姆；电气接地接地电阻应小于4欧姆；仪表接地接地电阻应小于1欧姆；各种接地在不共用、不连接时，其彼此之间的间距应不小于20米；各种接地共用同一接地装置时，该接地装置接地电阻不应大于1欧姆；一般独立避雷针采用单独接地装置，其接地电阻小于10欧姆；电气接地和仪表接地可共用同一接地装置，其接地电阻应不大于1欧姆；应在站房仪器间内适当位置设置电气接地排和仪表接地排；应在适当位置设置接地电阻检测箱。均压等电位连接站房建设时，可将站房基础、构造柱和站房顶部圈梁中的钢筋焊接在一起，构成屏蔽网，并与接地装置相连，构成均压等电位体；应在仪器间适当位置设置等电位接地排。 电源系统的避雷及过压保护分为三级：a. 电源第一级过压保护器装在电源总配电箱空开后端。要求最大防雷击能力为100KA，响应时间为25ns。b. 电源第二级过压保护器装配电箱分相空气开关后端。要求最大防雷击能力为40KA，响应时间为25ns。c. 电源第三级保护器是对电子设备的精细过压保护。单只防雷强度8/20s，放电流5KA，响应时间少于25ns。2.2.8 防火防盗设施(1) 火灾探测部分：采用传统的烟感和温感报警方式；(2) 气体灭火部分：采用无管网的七氟丙烷，灭火浓度按一般计算机电气火灾设计，灭火剂浓度为8%，灭火时间7秒；(3) 自动灭火控制盘在室外装配，安装防雨、防尘和保温的保护箱(4) 防盗设施：安装双层防盗门窗和红外探测器2.3水质在线监测仪器设备的选型及安装方式2.3.1 项目主要监测参数及分析方法本次设计的水文水质的监测指标主要有：水温、pH值、电导率、溶解氧、浊度、高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮、生物毒性、流量共11项。所选用自动监测仪器的分析方法如下表：表2-1. 自动监测仪器的分析方法序号项目分析方法1水温温度传感器法2pH值玻璃电极法3电导率电导池法4溶解氧荧光法5浊度光散射法6氨氮水杨酸分光光度法7总磷酸性过硫酸盐紫外消解钼蓝分光光度法8总氮碱性过硫酸盐消解紫外分光光度法9高锰酸盐指数高锰酸盐氧化法，ORP终点判定10生物毒性符合ISO11348-3标准的费舍尔弧菌法11流量超声波水位法2.3.2 在线监测仪器选型的基本依据我公司根据多年水质监测站设计建设经验，水质自动在线监测项目所选用的监测仪器的测量原理应符合中国国家标准分析方法、中国环保行业分析方法或等同的或相近的其他国家的标准分析方法。在线监测仪器的品牌应为国内外先进、应用广泛的品牌设备，符合当地水质实际特点，能够做到质量可靠、数据准确、长期稳定运行、抗干扰能力强、便于维护等方面。在线监测站的仪器配置，需满足以下基本功能：(1) 具有仪器基本参数储存、断电保护及自动恢复和自动清洗功能；(2) 具有时间设置功能，可根据需要任意设定监测频次；(3) 具有仪器故障报警、监测数据异常报警及试剂液位报警等功能；(4) 具有仪器定期自动校准功能；(5) 具有密封防护箱体及防潮功能；(6) 具有双向数据信号传输及远程控制功能；(7) 输出信号采用420mA和RS485/RS2332或MODBUS标准接口，并提供标准协议；(8) 仪器能满足一年以上的数据存储量；2.3.3 水质五参数分析仪水质五参数用于衡量水体的感官指标和一般物理指标，是评价水质指标的必要数据，在地表水、水源水和自来水的在线监测中属于必测的指标。我公司提供德国科泽品牌的K100W水质五参数分析仪。n 聚碳酸酯墙面安装外壳弹性接头，安装便捷n 2行字母数字式LCD显示，清晰明了n 5个按键，操作简单n 密码保护，防止误操作n 手动或自动温度补偿n 温度显示（-30.0140.0）n 2个设置点，内置比例控制仪表采用最先进的数字通讯技术，一台仪器上可同时连接pH/温度、DO、电导率、浊度四支电极，同时测量显示pH、温度、DO、电导率、浊度等五个参数。系统由控制器、溶解氧传感器（带温度）、pH传感器、电导率传感器、浊度传感器等部分组成。具体技术参数如下：(1) pH传感器l 分析方法：玻璃电极法l 测量范围：0.0014.00pHl 精度：0.01pH(2) 温度l 测量原理：Pt100温度传感器法 l 测量范围 ：060l 精度：0.1(3) 电导率传感器l 测量原理：电导池法l 测量范围：02000S/cml 精度：1%（量程）(4) 浊度测量传感器l 原理：近红外光散射光法l 测量范围：0 4000 NTU，量程可自动切换l 精度：1NTU(5) 溶解氧传感器l 测量原理：荧光法l 测量范围：0-20mg/ll 精度：0.5FS%2.3.4 氨氮在线分析仪氨氮是指水中以游离氨（NH3）和铵离子（NH4+）形式存在的氨，氨氮是水体中的营养元素，可导致水富营养化现象的产生，是水体中主要的耗氧污染物。氨氮主要源于有机氮污染，可最终生成一种强致癌物质，长期饮用对人体极为不利。因此，对于水体中氨氮的监测非常有必要性。我公司选用德国科泽品牌K301 NH4 A (MPS)型氨氮在线分析仪。仪表测量性能和使用功能更为先进和智能，对运行系统进行了中文汉化，并使用了最新的大型仪表自动控制技术，提升了仪表耐恶劣环境的稳定可靠性和测量的精确度。v u 基于 Linux 的嵌入式系统 v u 个性化服务：程序定制和预设，可根据不同的应用场合进行调整 v u 扩展功能：可外接电极测量 pH，ORP，电导率，浊度等参数 v u 全自动分析，标定和清洗，周期任意设定，故障自动报警 v u TCP/IP 通讯，可通过 LAN，W-LAN，GPRS，GSM 和 UMTS 实现远程通讯 v u 超高精度分光光度计单元 v u 全触摸屏操作，图形化界面仪表的主要技术参数如下：(1) 原理：水杨酸分光光度法(2) 量程：00.5/4/40/100 mg/L NH4-N (其他量程可选)(3) 最低检出限：0.005mg/L(4) 分辨率：0.0001 mg/L (5) 测量时间：15分钟(6) 输出信号：0/420mA(7) 通讯方式：TCP/IP，CAN-Bus，RS485(8) 显示：触摸屏显示(9) 试剂：试剂配方公开，用户可自行配置，保证与原装试剂具有同样的测量精度2.3.5 高锰酸盐指数分析仪高锰酸盐指数是反映水体中有机物及无机可氧化物质污染的常用指标，适用于饮用水、水源水和地表水的测定，是评价一种水体水质状况重要的综合性指标。我公司选用德国科泽品牌K301 CODmn型分析仪。v 在线监测分析v ORP判断反应终点，不受水体浊度色度干扰v 自动清洗和标定v 自动性能检查v 维护简便v 标准模块化结构v 远程清洗功能v 远程时间设置功能，可根据需要任意设定监测频率v 仪器状态远程显示功能v 远程设置仪器参数v 远程标定并记录标定的状态仪器的主要技术参数如下：(1) 原理：高锰酸盐氧化法，ORP终点判定(2) 量程 ：020mg/l O2（其他量程可选）(3) 精度：+/- 5%FS(4) 再现性：+/- 3%FS(5) 分辨率：0.1mg/l(6) 最低检出限：0.5 mg/l(7) 输出：0/420mA，电流绝缘(8) 显示：数字式LCD显示(9) 通讯接口：RS485(10) 控制：2个设置点及1个警报(3个继电器)(11) 尺寸：1,500800500mm (高宽厚)(12) 功率：285W(13) 电源：230V AC，+10%-15%，40-60HZ(14) 温度：540（工作）2065（储存）(15) 湿度：最大90%（无凝结）(16) 重量：约89kg（不含化学试剂）2.3.6 总磷总氮在线分析仪 氮磷是植物生长的必要元素，水体中氮磷的增加，会导致微生物和藻类等水生生物大量繁殖，造成水体富营养化，使水中的溶解氧含量降低，水体变得恶臭，鱼类死亡。因此，总磷、总氮指标是反应水体水质情况的重要指标，需要进行长期在线监测。我公司选用德国科泽品牌的K301 TNP A (MPS)型总磷总氮在线分析仪。在饮用水源地、地表水、市政污水及工业废水中应用广泛。v 基于Linux的嵌入式系统v 程序定制和预设，可根据不同的应用场合进行调整v 总磷总氮一体化测量v 全自动分析、标定和清洗，周期任意设定，故障自动报警v 超大容量存储，可存储5年以上数据，自动生成报表v 超高精度分光光度计单元v 全触屏操作，图形化界面仪器的主要技术参数如下：总磷性能参数：(1) 原理：酸性过硫酸盐紫外消解钼蓝分光光度法(2) 量程：基本量程02mg/L，扩展量程0-5/10/100 mg/L TP (其他量程可选) (3) 准确度：+/-3%FS或0.01mg/L ，取较大值(4) 重复性： 2%FS(5) 最低检出限：0.005mg/L(6) 分辨率：0.001 mg/L总氮性能参数：(1) 原理：碱性过硫酸盐消解紫外分光光度法(2) 量程：基本量程01mg/L，扩展量程0-2/5/10/100 mg/L TN (其他量程可选)(3) 准确度：+/-3%FS或0.03mg/L ，取较大值(4) 重复性： 2%FS(5) 最低检出限：0.03 mg/L(6) 分辨率：0.001 mg/L仪表参数：(1) 输出信号：0/420mA(2) 通讯方式：TCP/IP，CAN-Bus，RS485(3) 显示： 触摸屏显示(4) 试剂：试剂配方公开，用户可自行配置，保证与原装试剂具有同样的测量精度2.3.7 在线生物毒性分析仪毒性在线测定仪用于在线测量水体综合毒性，对水源突发污染事故起到早期预警作用，保障饮水安全。我公司选用荷兰microLAN的iTOXcontrol型号的在线生物毒性分析仪，该款仪表是一款全自动的在线综合毒性监测仪，采用国际上通用的发光菌（费希尔弧菌 Vibrio fischeri)作为检测生物，符合ISO11348标准；其可检测化学毒性物超过5000种，具有毒性物质监测超报警功能。iTOXcontrol型号的在线生物毒性分析仪在国内有50台，国际上至少10台以上的应用案例,国内客户包括国家环保局，黄河和长江委员会等国家直属单位。iTOXcontrol 是一款全自动的在线综合毒性监测仪，采用国际上通用的发光菌（费希尔弧菌 Vibrio fischeri)作为检测生物，符合ISO11348标准；其可检测化学毒性物超过5000种。毒性仪使用事先培养好的新鲜发光菌悬浮液进行测定，菌种由仪器自身进行培养并且培养完成后在40下保存可使仪器持续运转两个星期。仪器的主要技术参数如下：(1) 测量方法：发光细菌法，采用费舍尔弧菌Vibrio fischeri，符合ISO11348-3方法,提供中英文版方法文件(2) 检测范围：可检测5000种及以上毒性化学物质(3) 标样自动校准：采用双路对照检测技术，在检测样本的同时，可检测参考水样进行毒性对比(4) 仪器自动验证：系统能定期自动用标样做实验，验证仪器工作是否正常(5) 细菌培养时间：30分钟，可调(6) 可选配藻类传感器，在线分类测量蓝绿藻，并能同时测量浊度和溶解性有机物，自动补偿蓝绿藻测量数据(7) 可选配SPE（固相萃取技术）装置，对水样进行浓缩后检测，浓缩倍数可达1000倍(8) 可选配UV-VIS全光谱分析仪，组成功能强大的水源水质早期预警系统(9) 认证标准：提供国际权威机构，如美国EPA或欧盟CE，检测认证或技术报告(10) 应用业绩：在国内至少5年以上的同类产品成功应用案例，需提供具体的用户名录(含安装时间和联系方式)、不少于3份的验收报告和国内总计不少于20台的业绩合同复印件以备查证。2.3.8 超声波流量计本项目水质监测点在宽度为1.5米、深度为2米的矩形明渠道内，因此水体流量监测选用非接触式的超声波明渠流量计来完成水体流量的在24小时线监测。我公司选用德国原装进口品牌Endress+Hauser（恩德豪斯）的一体式超声波流量计， 广泛应用于水质监测站明渠中连续、非接触式的流量测量。仪表通过引导式菜单进行现场操作，带4行多语言纯文本显示，调试快速简便；可选分离型显示与操作单元（与变送器的最大安装间距为20m）；内置温度传感器，自动校正因温度改变导致的声速变化。同时，非接触式测量方法最大限度地降低了服务需求。具体技术参数如下：1) 液位最大量程：5米2) 测量值分辨率：1mm3) 响应时间：2秒4) 流量最大测量误差：传感器最大量程的0.2%5) 显示：中文液晶显示6) 模拟输出： 420mA 7) 供电：标配24VDC 100mA；可以选配 220V AC15%，50Hz8) 通信方式：可选RS485、RS232通信，MODBUS协议2.4分析仪器的安装仪表分析单元包括五参数仪、其它大型分析仪（也称大表）。分析仪表对采集的样水进行分析，测量出的数值将显示水质的实际状况，因此，仪表分析单元是水质监测系统的核心，是监测过程的重要环节。2.4.1 五参数分析仪的安装五参数表头固定于五参数仪表支架面板上，电极多采用分体承插式安装，摒弃了以往常采用的一体式和管路式安装方式，其优点是：清洗维护方便彻底，不易损伤电极头。安装位置位于沉砂分离器内，可不经过滤直接进行分析测量。2.4.2 其他分析仪器的安装其它分析仪（也称大表）采用一体机柜式安装。一体机柜式是将分析仪固定在一体机柜内，整个系统都处在封闭机柜中。优点是系统封闭，整齐一致，结构美观。 图2-2. 分析仪器安装示意图与实际效果图2.5水质在线监测系统集成建设2.5.1 水质在线监测系统概述在线水质自动监测系统是一个以在线分析仪表为核心，运用自动控制技术、计算机技术以及相关的专用分析软件所组成的监测体系，具有投资经济、功能强大、稳定可靠、操作简单、维护量少的特点。该水质自动监测系统因为有了运行控制、自动维护、系统诊断等功能，使得过去采用各单台仪表独立测量的时候经常发生仪表损坏，维护不及时等问题迎刃而解，也从根本上降低了人工维修的工作量，实现了低维护甚至免维护。另外，水质自动监测在取样系统、分析测量、数据处理等主要环节实现了全自动控制，确保测量结果满足要求。在线水质自动监测系统主要由主系统,辅助系统两大部分组成。水质水文在线自动监测系统（站）以输配水管网为基础；以水质分析仪器为核心；以数据采集传输和远程监控为最终目的；以站房及辅助设施做为保证。其组成为以下四部分：（一）输配水管网（二）水质分析仪器及仪表（三）数据采集、传输和远程监控（四）站房及辅助设施。2.5.2 系统的组成和主要功能仪器监测系统由水样采集单元、水样预处理单元、仪器配水单元、监测仪器单元和监测系统自清洗单元组成，各单元之间分工明确、串联完成整个水质监测工作。按照国家相关标准，水质自动监测系统应具备以下主要功能： 连续反应被测河流断面的水质情况，准确及时捕捉污染事故排放并发出预警信号； 可进行24小时连续在线监测，监测结果实时存储在现场控制系统中； 分析仪器方法成熟、性能稳定、经济合理、维护工作量小； 仪器故障自动报警功能和异常值自动报警功能； 监测频率分为本地设置和远程设置； 双向指令数据传输功能； 水质连续采样和管道自动清洗过滤功能； 具有有线电话报警功能和停电保护及来电自动恢复功能； 系统工艺流程简单，组成精简，投资合理； 管线布置通畅合理，管材选择确保系统能长期有效运行； 自动化程度高，能够做到自动采样、自动预处理反清洗、自动分析和自动清洗以及数据记录和输出； 控制系统通过PLC来实现控制，当工控机停电或者损坏不运转时，整个系统仍然可以正常运行； 系统具有良好的兼容性和扩展性，充分考虑将来仪表的扩充需要和系统软件的升级维护； 软件支持MODBUS工业控制总线协议； 软件系统的接口能够和国家环境监测总站的同类监测系统软件平滑升级、并网、兼容。2.5.3 系统集成建设的原则 在线自动监测仪器选择进口、在国内具有良好使用效果运行稳定的仪器； 选择技术成熟、先进系统，保证总体运行稳定，可靠； 按照以有的国家标准的业务规范和标准，进行系统设计； 系统可扩展性高，在线自动监测仪器接入软件和硬件工作能力方面利于升级、扩展； 选择利于集成的计算机技术，保证后期与其它环保管理信息系统集成和数据共享； 系统易于操作和使用，方便各种类型用户的迅速掌握； 整体投资性能价格比高。2.5.4 水样采集单元设计水样采集系统由采水泵、采水管路、采样装置和供电电缆四部分组成，是整个自动监测系统工作能否正常、监测数据是否正确的关键。国家地表水和污水检测技术规范HJ/T 91-2002标准中规定，采水单元应采到被测断面具有代表性的水样，并保证水样在传输的管路中不发生物理、化学性质的变化，在其建设过程中应主要考虑以下几个方面：（1） 根据当地具体的水质、水文条件，选择合适的采水方式（栈桥式、浮筒式、直埋式），采水系统的建设与站房建设同步进行。水质监测站的采水方式有以下几种（具体采水方案应根据现场实际工况进行详细设计）：v 潜水泵+浮筒适用条件： 水位变化大，水深在6米以上，且岸边结构不牢固的点位。 南方无冰冻现象的地区。装配方式： 用锚将浮筒固定于水中的合适位置。警示灯可直接安装在浮筒上。特殊说明： 维修维护需使用船只。费用一般，施工周期较短。v 潜水泵+栈桥+浮筒（或提升装置）适用条件： 水位变化较小，水深一般在3米以内，且岸边结构牢固的点位。 南方无冰冻现象的地区。装配方式： 在岸边修建栈桥，浮筒通过栈桥前桩或其他方式（如：锚链等）固定，警示灯可安装在栈桥的合适位置上。特殊说明：维修维护方便。费用高，施工周期长。v 潜水泵+固定桩+浮筒适用条件： 水位变化小，水深在23米之间，且有打桩施工条件的点位。 南方无冰冻现象的地区。装配方式： 在水中的合适位置打1至3根固定桩，浮筒用铁链固定在桩上，且固定桩的顶部应高于最高水位。警示灯可安装在桩的顶部。特殊说明： 浮筒漂浮于固定桩的附近，固定桩可以起到保护浮筒的作用。维护维修需要船只，费用较高，施工周期较长。v 自吸泵+固定桩+浮动采水装置适用条件： 水位变化较小，水深在3米以内，且具备打桩条件。 南方无冰冻现象的地区。装配方式： 河中打1根直径约5-10cm的固定钢桩，将取样浮筒套装在桩上，采水管道通过配重沉入河底。特殊说明：维修维护需要船只。费用一般，施工周期一般。v 自吸泵+栈桥+浮动采水装置适用条件： 水位变化较小，水深一般在3米以内，且岸边结构牢固的点位。 南方无冰冻现象的地区。装配方式： 在岸边修建栈桥，浮筒通过栈桥前桩或其他方式（如：锚链等）固定，警示灯可安装在栈桥的合适位置上。特殊说明：维修维护方便。费用较高，施工周期长。（2） 采用合适的采水水泵，为保证温度、溶解氧等参数的稳定，通过采水泵和管径的选择配合，保证采样管中水样流速控制在0.81.2m/s并保持稳流状态。站房内预处理第一级入口处的水压应大于1.5kg/cm2；（3） 为确保自动站连续稳定完成采水任务，采用双泵双管路采水方式，为了避免系统频繁启动对水泵造成的损坏，设计采用一备一用的方式。另外，系统支持人为控制水泵切换功能；图2-3. 双泵双管路安装实际效果图（4） 由于河流水位时刻变化，为保证能取到水样，一般情况下，水样吸入口距水面0.51.0米的水深处，并与河底保持一定的距离，保证水样具有代表性；（5） 采水管路具有较强的机械性能，抗压、耐磨、防裂、防腐蚀等，还要具有良好的化学稳定性，避免对水样产生污染。（6） 采水管路室外部分采用护管保护后直埋或地沟铺设方式，埋没深度在50cm以下。并且，须做好管线的保温，管路用壁厚为2cm的聚乙烯保温套管包裹，减少环境温度对水温的影响；A建设管路地沟：在现场作业面及经济条件允许的情况下，在土建施工时建设管路地沟。通常在江南地区可建地沟断面为0.5米0.5米0.5米，红砖砌筑，砂浆挂面。地沟盖板要注意强度安全。管路可直接铺设，此种情况下对管路保护程度最佳。B套管直埋：直接挖掘管沟，在江南地区，管沟深度要求在0.5米以上（注意，如果是跨越通车路面，管沟深度要加大，同时需采用钢管作为套管）。采用DN110套管（不通车处可采用优质PVC管）将所有管线封闭套拢后直埋并回填压实。C站外采水管路裸露部分可根据当地气候情况确定采取适当防寒保护措施；采水管路铺设本着便于拆卸或更换的原则。（7） 水样进入在线分析仪表前进行预处理，在不影响测定准确度的同时，做到不影响测定仪器正常稳定工作，水质五参数传感器安装在水样预处理之前；（8） 采水系统要配有自动清洗功能，每次采水完成后，对整个采水管路进行反吹，排空管道，不让水样存积；（9） 采水系统在建设时采用最大化原则设计，保证在汛期或枯水期能正常工作而不至被破坏。2.5.5 水样预处理单元设计水样前处理单元主要是完成水样的预处理，按照国家规范要求进行沉淀、过滤等步骤，从而提供满足分析仪表进行分析处理的水样。根据五参数仪器对水样的要求，对于五参数仪器供水不经过任何处理，直接进入仪器的进样方式。在本项目水处理单元的设计与集成上，我司将根据不同站点的水体含沙量的大小来设计相适应的水样预处理方案，保证进入仪器的水样既不失去代表性，又不会堵塞仪器设备的管路，确保整个系统的可靠性与准确性。（1）预处理性能目标：水样预处理既能消除干扰仪表分析的因素，又不失去水样的代表性。采用初级过滤和精密过滤相结合的方法，水样经初级过滤后，消除其中较大的杂物，再进一步进行自然沉降（经过滤沉淀的泥沙定期排放），然后经精密过滤进入分析仪表。精密过滤采用旁路设计，根据不同仪表的具体要求选定，它与分析仪表共同组成分析单元。具备自动反清（吹）洗功能，预处理单元的自动运行及定时反清（吹）洗由控制系统控制，并能够在中心站计算机的控制画面中通过指令来切换预处理单元是处于自动运行状态还是反清（吹）洗状态。预处理单元能在系统停电恢复并自动启动后按照采集控制器的控制时序自动启动。（2）预处理单元详述通常需要监测的水体中都含有泥沙、微生物或其它杂质，当样水进入分析系统后，其中的杂质一方面会造成系统管路堵塞，使系统不能正常工作；另一方面也会由于杂质的影响使分析数据不稳定。因此，为保证水质监测系统长期稳定地运行，对样水进行预处理和过滤是一个必不可少的重要环节。水样预处理既要消除干扰仪表分析的因素，又不能失去水样的代表性。A.沉淀池单元沉淀池单元采用PVC结构，内部有进样部分，排放部分，自来水喷淋部分组成。排放部分采用电动球阀大管径排放方式，彻底防止由于底部淤泥造成堵塞的故障。自来水喷淋可以对沉淀池进行彻底的清洗，防止藻类生长和泥沙堆积。B.五参数池单元五参数池单元采用PVC结构，内部结构和沉淀池的结构类似，工作原理上始终保持有样水存在，保证五参数电极湿润。现场预处理装置C.KL60精密过滤单元精密过滤单元分三个部分组成： 过滤芯单元： 过滤芯部分采用PE烧结滤芯（过滤颗粒直径从0.2微米至140微米可选），滤芯在支架上用螺母固定，可以很方便的拆卸和安装，并可以重复清洗使用。 样水抽取单元： 样水抽取单元采用蠕动泵连续进样方式，通过过滤芯将经过沉淀池沉淀后的水样上清液取出，注入样水杯。取样完成后，通过蠕动泵反向运转将样水杯内部的样水排出，同时对滤芯进行反冲洗，并用压缩空气对滤芯进行吹洗，同时在滤芯外部用自来水冲洗，充分达到滤芯清洗的效果。 分析样水存储单元：分析样水存储单元采用有机玻璃结构，便于观察过滤后的样水进样情况和过滤效果。同时在顶部结构上采用搭扣方式，便于用户拆洗和维护。样水存储单元在每次进样前先运行蠕动泵将剩余样水排空，然后将水样注入样水杯。样水注入量由液位计控制，当液位计达到高液位时，停止注入，同时对分析仪表发出启动指令。如果在规定时间内注入量达不到液位计的低液位，系统发出进样失败报警指令，分析仪表将自动停止本次分析过程。D.KL90过滤单元 KL90河流水专用过滤器，是一种内压式板式过滤器，因其形状为板状而得名，为德国原产。根据多年水质监测站运行管理的实际经验，在稳定运行阶段，仪表突然出现报警，许多时候就是由于预处理不当或忽视预处理而导致管路出现堵塞，造成样水水量不足，以至无法满足仪表分析需要而导致的。德国科泽公司针对中国河流水水质的实际状况，专门研发了KL90预处理过滤系统。该系统与国内同类产品相比具有以下特点：滤膜孔径均匀，滤水水量稳定，使用寿命是国内同类产品的四至五倍；同时，它具有对水体适应性强，尤其适合于污染情况严重的含固体颗粒的水体；此外，它还具有渗透压小、安装简易、易于维护的特点。其工作原理是：KL90过滤器在隔膜泵的往复式工作行程作用下，在其内腔产生了负压。滤膜内、外的压差使样水渗透过滤膜，通过出水管路送至所用分析仪器。在使用过程中，可通过对隔膜泵的输出功率进行调节从而调整过滤出水量，以满足分析仪器对分析水量的不同要求。同时，经过合理调整过滤系统的工作负荷，既可减少过滤系统的清洗维护工作量，又可延滤膜的使用寿命。滤膜外部附着的杂质颗粒可在随后的日常维护中被轻松去除。技术参数：膜材料：PVC-H膜面积：1200cm2工作温度：045最大气压：0.1bar工作流量：100200L/h出口管径：2/4mm尺寸：46024010mm2.5.6 配水单元设计自动监测仪器对被监测水样有一定的水质和水量要求，因此必须设置合适的配水系统来满足仪器正常工作条件。配水单元主要是通过PLC控制电磁阀和电动球阀等的切换，将水或气导入相应的管路，并可以在现场或者远程进行控制。配水系统的设计应遵循以下原则： 通过对流量和压力的控制，满足各仪器对水量的要求，保证每次分析样品具有代表性； 所有主管路采用串联方式，配水管路干路中无任何过滤装置，每台监测仪器根据其进样要求，均在支路配有相应的预处理装置，满足仪器检测要求，并且任何仪器出故障都不会影响其他仪器的配水及工作； 室内部分配水单元装配手动取水口，能够方便水样比对试验的采水； 具有自动清洗功能。由于整个系统采用间歇式取水，当系统停止取水时，配水系统使用清水来清洗所有管路和部分仪器内部需要清洗的管路，并能够通过现场或远程进行自动或手动控制； 采用耐高温、高压、抗老化管材，安装压力和液位传感器进行监控； 在满足分析仪表对水样的流量和压力的要求下，尽量采取自流的方式进行配水，减少因增压泵运转而导致的水质变化； 系统中具备灭藻装置或采用自排空设计，降低藻类对系统管路内部的影响。 管路预留多个仪器扩展接口，方便系统升级。图2-4. 配水管路集成实际效果图系统辅助用水的设计：系统使用的清水为自来水，经过增压泵进行增压，取水管道上设反冲洗旁路排放口，由自动或手动控制气动阀，通过高压振动空气无油式压缩机驱动气动阀反冲洗全部系统管道和相关设备。2.5.7 监测系统自清洗单元设计河流中往往含有泥沙、藻类等物质，容易造成管路堵塞，影响监测结果，因此必须在系统配水管路增加自动清洗功能。当采水系统间歇停止时，该系统利用压缩空气和清水对所有管路和部分仪器内部管路进行清洗，保证管路内无泥沙、无藻类、管壁无附着物。系统设计了下列不同清洗方式： 自来水反向清洗系统配备 增压泵，定时由系统触发启动，用高压自来水对管道进行清洗。清洗的频率根据水体污染特性决定，在高污染或泥沙含量大的河流，每个取水周期结束后应进行自来水反向清洗。 臭氧除藻清洗为彻底去除黏附在管壁的藻类，系统设置在一定时间内自动对管道进行臭氧除藻清洗。臭氧发生器产生臭氧，臭氧是最强的氧化型杀生剂，是公认的高效无污染杀生剂，在0.1ppm的浓度下，即可有效杀灭藻类，并能有效地控制循环水中微生物的生长，减轻生物污垢及其引起的垢下腐蚀。同时，能氧化垢层基质中的有机物成分，使垢层失去粘结剂变松脱落，从而起到除垢的作用。清洗主要通过臭氧发生器与清洗泵的配合来进行。除藻装置可以定期自动或手动操作，并且易于拆卸和更换。高压气体辅助清洗一般情况下，为加大清洗水的扰动，增强水与污垢的接触面积，使清洗达到最佳效果，系统常在自来水反向清洗时向管道注入高压空气振荡辅助清洗，促使污垢迅速剥离管壁。管路全排空设计管道采用排空设计，在管道最低点设排空阀，每个采样周期结束后，系统打开排放阀，将管道中所有的积水排掉，一方面避免积水在管路中造成藻类繁殖，另一方面也使得下一周期的取水不会与上一周期的水样混合造成影响。当系统断电或系统出现故障时，排空阀自动打开，将管路中的存水排空。2.5.8 废液处理单元设计在自动站运行过程中，为了防止系统对环境造成二次污染，我司将以污水综合排放标准（GB 8978-88）为基础，对此项目仪器分析过程中产生的废液进行合理的处理和回收。 具体废液处理方案:对仪器测量过程中产生的废液设计独立的收集系统（如下图），配备专用的废液收集桶1只（规格：30L），废液中转桶1只（规格：60L），防腐蚀废液泵1个。根据系统流程及仪器的监测原理，设计专用废液排放管路，并全部采用防腐材料。仪器分析过程中产生的废液将通过防腐蚀管路，流入废液收集桶中。废液收集桶内配有多段式液位检测器，当废液达到不同液位时，在废液自动控制系统上会有不同状态的LED指示灯显示，无废液时显示绿色灯，废液量达到25%时显示蓝色灯，废液量达到50%时显示黄色灯，废液量达到75%时显示橙色灯，废液量达到100%时显示红色灯，维护人员无需打开废液桶就可以直接观察到废液量，避免了维护人员与有毒废液发生接触，降低了危险系数。当废液收集桶内的废液量达到100%时，废液泵自动启动，将桶内废液转移至废液中转桶内，在废液自动控制系统上会显示废液中转桶指示灯亮，同时控制系统发出废液满报警信号给PLC，通过PLC发送至上位机平台，提醒维护人员需要进行废液处理。废液中转桶内可以存放60L容量的废液，如果中转桶内的废液量达到高液位，废液自动控制系统会发出停机信号给PLC，PLC接受后会停止仪表的分析工作，防止废液溢出对环境造成不必要的污染。 废液定期回收流程（见下图）维护人员进行现场维护时可以通过废液量指示灯直接了解废液情况，如果需要回收，可以将V1阀打开，V2阀关闭，在人工提取口处接回收桶，将废液泵开关打到手动位置，废液泵运行将废液移送至回收桶，提取完毕后将V1阀关闭，V2阀打开，废液泵开关打到自动