小（微）型水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站投標(biāo)中標(biāo)國(guó)標(biāo)法

01項(xiàng)目背景

傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)方式以人工現(xiàn)場(chǎng)釆樣、實(shí)驗(yàn)室儀器分析為主。雖然在實(shí)驗(yàn)室中分析手段完備，但實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)存在監(jiān)測(cè)頻次低、釆樣誤差大、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分散、不能實(shí)時(shí)反映水質(zhì)變化狀況等缺陷，難以滿足政府和企業(yè)進(jìn)行有效水質(zhì)管理的需求。

因此，我們?cè)O(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)小（微）型水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的方案，該方案以在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器微核心，結(jié)合現(xiàn)代傳感技術(shù)、自動(dòng)測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)與大數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)，構(gòu)建了一個(gè)綜合性的小型在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

02方案建設(shè)

建設(shè)原則

• 自動(dòng)化

實(shí)現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)全自動(dòng)化已經(jīng)成為了管理部門及時(shí)獲得連續(xù)性的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的有效手段。此外，釆用實(shí)時(shí)自動(dòng)連續(xù)的監(jiān)測(cè)技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)采集的完整性、實(shí)時(shí)性

• 智能化

系統(tǒng)在監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行連續(xù)的釆集、處理、分析的同時(shí)，完成相關(guān)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)全區(qū)域水質(zhì)的指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)，為管理部門決策提供科學(xué)依據(jù)。

• 網(wǎng)絡(luò)化

這一功能有助于相關(guān)部門建立大范圍的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)收集環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)信息的在線查詢、分析、計(jì)算、圖表顯示、打印，以及各單位之間信息的互訪共享操作。

• 信息化管理

云平臺(tái)將各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分類和組合，建立水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，為大區(qū)域水質(zhì)安全提供決策性的依據(jù)。

小（微）型水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站投標(biāo)中標(biāo)國(guó)標(biāo)法

建設(shè)目標(biāo)

• 為環(huán)境管理和環(huán)境科學(xué)研究提供數(shù)據(jù)和資料；

• 探明污染原因，為水污染的研究提供進(jìn)一步的理論基礎(chǔ)；

• 獲取當(dāng)前水體的水質(zhì)狀況數(shù)據(jù)，為以后逬行水質(zhì)評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；

• 獲取水體污染物的分布狀況，用來(lái)預(yù)測(cè)水體污染的變化趨勢(shì)、追溯污染物來(lái)源等；

• 為防止污染措施的實(shí)際效果提供反饋。

 微生物在自然界中主要扮演垃圾清道夫的作用。在污水治理中利用生化方法去除COD、BOD、氨氮、磷等污染物時(shí)會(huì)利用到各種各樣的微生物，不同的微生物在不同的污染物的降解中都發(fā)揮不同的作用，比如厭氧菌能夠適應(yīng)高濃度的廢水在厭氧條件下發(fā)揮水解酸化作用有效降低污染物濃度，聚磷菌則可以將污水中的磷元素收集到細(xì)胞內(nèi)達(dá)到除磷的效果。本文將簡(jiǎn)要介紹氨氮去除菌中的好氧氨氧化細(xì)菌的特點(diǎn)及其在污水處理的作用。       好氧氨氧化細(xì)菌是能夠在有氧條件下將水中氨氮氧化為硝酸鹽的細(xì)菌。在這個(gè)轉(zhuǎn)化的過(guò)程當(dāng)中主要分為兩個(gè)步驟，同時(shí)也是兩類的細(xì)菌共同發(fā)揮作用才能達(dá)成目的。一類是能夠?qū)钡趸癁閬喯跛猁}的亞硝化細(xì)菌，一類是將亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽的硝化細(xì)菌，目前為止尚未發(fā)現(xiàn)能夠?qū)钡苯右徊窖趸癁橄跛猁}的細(xì)菌。       從目前對(duì)亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌的研究中發(fā)現(xiàn)了這兩類細(xì)菌每一類都包含不同的多個(gè)種屬，而每一個(gè)不同的種類其生長(zhǎng)環(huán)境和對(duì)氨氮的氧化條件都不同。從性狀上來(lái)看可分為球菌、桿菌、螺旋菌以及弧菌等微小細(xì)菌，其大小只有人的頭發(fā)直徑的一百分之一左右，在試驗(yàn)中顯微觀察時(shí)需要用到油鏡放大100倍才能看到如頭發(fā)直徑大小的菌體。       為什么亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌的菌體這么小呢？從微生物學(xué)研究的規(guī)律發(fā)現(xiàn)原來(lái)是由這兩類細(xì)菌的生長(zhǎng)代謝方式?jīng)Q定的。亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌都是化能自養(yǎng)型細(xì)菌，他們能夠分別利用水體中的溶解氧將水中的氨氮和亞硝酸鹽進(jìn)行氧化，然后利用氧化作用產(chǎn)生的能量進(jìn)行合成代謝，即將溶解在水中的CO2進(jìn)行固定和還原為細(xì)胞自身生長(zhǎng)所需要的有機(jī)物，當(dāng)然這個(gè)生長(zhǎng)的過(guò)程也會(huì)利用到一部分氨氮合成氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸等含氮的有機(jī)物，但是這不是硝化細(xì)菌去除水中氨氮的主要方式。因?yàn)榧?xì)胞生長(zhǎng)需要大量的能量，這些能量只能夠通過(guò)對(duì)氨氮和亞硝酸鹽的氧化來(lái)獲取，但是在氨氮和亞硝酸鹽的氧化過(guò)程中產(chǎn)生的能量較少，所以需要氧化大量的氨氮和亞硝酸鹽才能夠滿足細(xì)胞生長(zhǎng)的需求。所以氧化作用才是水體中硝化細(xì)菌將氨氮轉(zhuǎn)化的主要方式。也正是因?yàn)檠趸饔卯a(chǎn)生的能量少所以硝化細(xì)菌為了適應(yīng)這種生存條件才進(jìn)化了成為這種體積小的細(xì)胞形態(tài)以適應(yīng)生存環(huán)境。       同時(shí)也因?yàn)楹醚醢毖趸饔卯a(chǎn)生的能量少所以硝化細(xì)菌生長(zhǎng)速度慢。在亞硝化細(xì)菌在氧化氨氮稱為亞硝酸鹽時(shí)獲取的能量比硝化細(xì)菌氧化亞硝酸為硝酸鹽更多，所以亞硝化細(xì)菌生長(zhǎng)速度要比硝化細(xì)菌快很多，目前在好氧氨氧化作用中主要的瓶頸也在于硝化細(xì)菌對(duì)亞硝酸鹽的氧化效率。硝化細(xì)菌的世代時(shí)間很長(zhǎng)，一般達(dá)到10～20d之久，而一般的細(xì)菌生長(zhǎng)世代時(shí)間一般都在1d左右，甚至更短。       由于硝化細(xì)菌特殊的代謝方式所以它們對(duì)生長(zhǎng)的環(huán)境有*的要求。硝化細(xì)菌對(duì)水質(zhì)的pH也較為敏感，需要在弱堿性條件下生長(zhǎng)，適pH一般在7.5-8.5之間，能夠適應(yīng)pH 7-9的水質(zhì)，在硝化細(xì)菌生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)消耗堿度使水質(zhì)pH下降，在pH 6以下時(shí)會(huì)對(duì)硝化細(xì)菌有明顯的抑制作用。在對(duì)溫度的適應(yīng)性上，硝化細(xì)菌在5～42℃之間都表現(xiàn)出活性，但是在25-35 ℃之間活力。在對(duì)氨氮和亞硝酸鹽的耐受情況上，亞硝化細(xì)菌在氨氮濃度為40～170 ppm時(shí)表現(xiàn)活力，硝化細(xì)菌在亞硝態(tài)氮濃度為90～1400 ppm時(shí)表現(xiàn)活力，氨氮和亞硝態(tài)氮的濃度過(guò)高也不利于硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)。還有自養(yǎng)的硝化細(xì)菌對(duì)水體中有機(jī)物的耐受性能一般都不好，過(guò)高的有機(jī)物濃度會(huì)抑制硝化細(xì)菌的活性。       了解硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)特性之后可以很容易理解它們?cè)谏幚砉に嚿系膽?yīng)用。經(jīng)典的氨氧化工藝為A/O工藝，這套工藝?yán)昧讼趸?xì)菌和反硝化細(xì)菌的協(xié)同作用將氨氮轉(zhuǎn)化為N2。硝化細(xì)菌在好氧段將氨氮氧化為硝態(tài)氮，進(jìn)入?yún)捬醵魏蠓聪趸?xì)菌利用水體的有機(jī)物將硝態(tài)氮還原為N2。在污水處理中硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌在空間上其實(shí)沒(méi)有嚴(yán)格的區(qū)分，它們?cè)诤醚醵魏蛥捬醵味即嬖冢皇钱?dāng)進(jìn)入好氧段后硝化細(xì)菌表現(xiàn)出活性而反硝化菌的活性受到抑制沒(méi)有表現(xiàn)出來(lái)而已，反之亦然。這個(gè)可以在SBR和氧化溝工藝中得到明顯的體現(xiàn)。當(dāng)SBR處于曝氣階段時(shí)硝化細(xì)菌表現(xiàn)活性將氨氮氧化，曝氣結(jié)束后由于水體中活性污泥濃度高，耗氧菌會(huì)快速消耗完水體存余溶解氧使水體進(jìn)入?yún)捬蹼A段，這時(shí)候反硝化細(xì)菌就會(huì)表現(xiàn)活性將硝態(tài)氮還原。氧化溝中的好氧和厭氧區(qū)的設(shè)置也是利用了同樣的原理。       在好氧氨氧化的調(diào)控中污泥齡一般在10-30d之間，這個(gè)時(shí)間與硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)世代時(shí)間是一致的，這樣控制有利于生化池中硝化細(xì)菌濃度保持穩(wěn)定。還有在實(shí)際的污水處理過(guò)程中由于水量大，所以經(jīng)過(guò)硝化細(xì)菌處理后出水的pH不會(huì)有明顯的變化，所以只要保持進(jìn)水pH達(dá)到硝化細(xì)菌生長(zhǎng)的要求即可。硝化細(xì)菌對(duì)溫度的適應(yīng)范圍大，所以對(duì)一年四季的氣候適應(yīng)性強(qiáng)。因此硝化細(xì)菌在污水治理中應(yīng)用范圍廣，在生活污水、食品、養(yǎng)殖、印染、皮革等領(lǐng)域污水處理中皆有應(yīng)用。在應(yīng)用方式上也是多種多樣，例如氧化溝、SBR、A/O，A2/O、接觸氧化、MBR等生化工藝中都可以發(fā)現(xiàn)硝化細(xì)菌的影子。       好氧氨氧化處理工藝雖然會(huì)延長(zhǎng)污泥齡來(lái)適應(yīng)硝化細(xì)菌生長(zhǎng)慢的特點(diǎn)，但是硝化細(xì)菌由于體積小所以在污水處理中極容易流失。因此現(xiàn)在開(kāi)發(fā)了補(bǔ)加硝化菌菌劑、使用膜技術(shù)截留等方法保持生化池內(nèi)硝化細(xì)菌的濃度穩(wěn)定以解決氨氮去除不達(dá)標(biāo)，以及氨氮去除不穩(wěn)定的問(wèn)題。而且在對(duì)重金屬的耐受性上硝化細(xì)菌表現(xiàn)也較差，這也是生化細(xì)菌普遍存在的問(wèn)題。在生化前端使用化學(xué)藥劑去除重金屬解決這一問(wèn)題。       綜上所言可以知道硝化細(xì)菌在生化工藝上應(yīng)用廣泛，只要能夠結(jié)合硝化細(xì)菌的特點(diǎn)合理設(shè)計(jì)工藝，以及在運(yùn)行過(guò)程中調(diào)控得當(dāng)氨氮的去除就能做到穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

03系統(tǒng)架構(gòu)

水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站主要由環(huán)境數(shù)據(jù)采集顯示層、環(huán)境數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)層、環(huán)境在線云平臺(tái)層四部分組成。

環(huán)境數(shù)據(jù)采集顯示層：該部分由水質(zhì)五參數(shù)測(cè)定儀（溫度、PH值、電導(dǎo)率、溶解氧、濁度）、污染物因子在線監(jiān)測(cè)儀、輔助系統(tǒng)（采水單元、超標(biāo)留樣器、反沖洗單元、2-3級(jí)沉沙單元、除藻單元等）和流量計(jì)構(gòu)成。

環(huán)境數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)層：該部分由工控機(jī)、信號(hào)采集轉(zhuǎn)換器、I/O單元和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等構(gòu)成?，F(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)和監(jiān)控管理級(jí)組成控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信。

環(huán)境在線云平臺(tái)層：該部分是物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)與用戶的接口。云平臺(tái)可根據(jù)監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)量及監(jiān)控點(diǎn)的儀器，靈活配置或定制實(shí)時(shí)畫面、歷史數(shù)據(jù)畫面、報(bào)表、統(tǒng)計(jì)分析、實(shí)時(shí)報(bào)警、維護(hù)提醒等功能。

04相關(guān)產(chǎn)品

水質(zhì)在線分析儀具有精度高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)速度快、抗*力強(qiáng)等特點(diǎn)。計(jì)量進(jìn)樣采用“蠕動(dòng)泵+液位傳感”的非接觸式進(jìn)樣方式，可有效解決*因*運(yùn)行產(chǎn)生的機(jī)械磨損所造成的計(jì)量誤差問(wèn)題，以及直接接觸所面臨的易被腐蝕的困擾。特殊的“光路結(jié)構(gòu)”、“載氣流路構(gòu)造”以及“背光補(bǔ)償措施”，可大幅降低環(huán)境變化對(duì)測(cè)量的影響。

此外，“自動(dòng)進(jìn)樣及劑量計(jì)量”技術(shù)，加之優(yōu)化的試劑配方，結(jié)合其他專有技術(shù)，使得儀器的靈敏度和測(cè)量穩(wěn)定性得到了大幅提高，不僅降低了儀器的檢出限，還將儀器的應(yīng)用范圍從環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域拓展至工業(yè)過(guò)程分析領(lǐng)域。

技術(shù)優(yōu)勢(shì)

• 集數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸于一體，可靠性高，低成本;

• 用戶可通過(guò)無(wú)線的方式把采集的數(shù)據(jù)傳遞回來(lái)；

• 系統(tǒng)可預(yù)置多個(gè)時(shí)段，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為時(shí)段數(shù)據(jù)；

• 占地面積小，施工周期短、安全靈活，可移址；

• 采用“背景吸收及濁度校正”功能，大幅降低水樣發(fā)黑、或帶色、或濁度對(duì)測(cè)量的影響；

• 采用冷暖空調(diào)，機(jī)柜箱體設(shè)置了保溫層，雙重恒溫措施，有效減少應(yīng)環(huán)境溫度變化造成的檢測(cè)誤差，同時(shí)延長(zhǎng)試劑保證期；

• 可根據(jù)用戶需求，將常規(guī)的單通道進(jìn)樣擴(kuò)展至2-6通道進(jìn)樣；

• 分析儀采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，在軟硬件方面保證了具有良好的擴(kuò)展性，用戶在后續(xù)的使用中可不斷地升級(jí)*；

• 系統(tǒng)設(shè)備采用高規(guī)格工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)、研發(fā)、測(cè)試、生產(chǎn)，通過(guò)專業(yè)測(cè)試環(huán)境嚴(yán)格測(cè)試，可以滿足現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜惡劣環(huán)境，大為簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的維護(hù)和售后工作。

技術(shù)優(yōu)勢(shì)

05智慧云平臺(tái)