環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力 |基于智能采樣的地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

　　生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為支撐生態(tài)文明建設(shè)和高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵力量，正面臨著轉(zhuǎn)型升級(jí)的迫切需求。環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力，正成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展的核心力量。本欄目將聚焦生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的新技術(shù)、新裝備、新材料、新模式，深入宣傳推廣科技創(chuàng)新成果，及時(shí)發(fā)布環(huán)境技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)項(xiàng)，全面介紹行業(yè)內(nèi)的實(shí)用技術(shù)裝備和示范工程，引導(dǎo)行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，加快數(shù)字、智慧、科技的融合賦能，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面綠色轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)力量。
 

　　生態(tài)環(huán)境保護(hù)實(shí)用裝備
 

　　2023-Z-21
 

　　申報(bào)單位
 

　　聚光科技(杭州)股份有限公司
 

　　推薦單位
 

　　浙江省環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)
 

　　一、技術(shù)簡(jiǎn)介
 

　　適用范圍
 

　　基于智能采樣的地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)可應(yīng)用于化工園區(qū)、生活區(qū)域等地下水的水質(zhì)監(jiān)測(cè)。應(yīng)用條件：監(jiān)測(cè)井直徑>5cm，監(jiān)測(cè)井水位深度<60米。應(yīng)用規(guī)模：本產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)地下水常規(guī)監(jiān)測(cè)因子的在線監(jiān)測(cè)并可支持拓展非常規(guī)因子?？商幚淼奈廴疚餄舛龋罕井a(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)Ⅰ-Ⅴ類(lèi)地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)的在線監(jiān)測(cè)，針對(duì)超Ⅴ類(lèi)地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)，可定制化實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。
 

　　技術(shù)原理
 

　　基于智能采樣的地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，通過(guò)地下水自動(dòng)洗井采樣系統(tǒng)洗井合格后將水樣采至預(yù)處理單元，洗井采樣過(guò)程完成，符合標(biāo)準(zhǔn)HJ1019-2019——中的取樣要求，水樣進(jìn)入預(yù)處理后通過(guò)勻化、過(guò)濾等方式對(duì)水樣進(jìn)行預(yù)處理操作，完成后將水樣輸送至儀表對(duì)應(yīng)的樣品杯中供儀表進(jìn)行取樣檢測(cè)，檢測(cè)完成后對(duì)超標(biāo)因子直接發(fā)出報(bào)警上傳至監(jiān)測(cè)平臺(tái)。
 

　　基于智能采樣的地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)包含CODmn、NH3N、總鐵、總錳、硝酸鹽、硫酸鹽、亞硝酸鹽以及常規(guī)五參數(shù)等參數(shù)，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)可根據(jù)所在位置的工況配置不同監(jiān)測(cè)因子，并預(yù)留拓展位置，方便后期拓展監(jiān)測(cè)。其中CODmn、NH3N、總鐵、總錳、硝酸鹽、基于順序注射技術(shù)的分光光度法，硫酸鹽、亞硝酸鹽均采用自動(dòng)直讀——間斷分析技術(shù)的分光光度法，pH采用玻璃電極法，溶解氧采用熒光法，濁度采用90度光散射法，溫度采用鉑熱電阻法，電導(dǎo)率采用兩電極法。
 

　　工藝路線
 

　　該系統(tǒng)包含洗井采樣系統(tǒng)、預(yù)處理及配水單元、分析單元、平臺(tái)端、數(shù)據(jù)傳輸端。洗井采樣系統(tǒng)通過(guò)符合標(biāo)準(zhǔn)要求的取樣方式將水樣采集至預(yù)處理單元，完成預(yù)處理后將水樣分配至儀表對(duì)應(yīng)的樣品杯中，分析單元中的分析儀表自動(dòng)從水樣杯中完成取樣并進(jìn)行分析。最終將數(shù)據(jù)保存在系統(tǒng)的工控機(jī)中。平臺(tái)端是聚光為各種水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)及分析平臺(tái)。數(shù)據(jù)傳輸端通過(guò)4G路由器或者光纖等方式將每次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)測(cè)平臺(tái)，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
 

　　裝備性能參數(shù)及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
 

　　裝備性能參數(shù)：
 

　　(1)CODmn水質(zhì)自動(dòng)分析儀：
 

　　測(cè)量原理：高錳酸鉀氧化-滴定法
 

　　測(cè)量范圍：(0——10/20/50) mg/L；可調(diào)
 

　　檢出限：0.15mg/L
 

　　(2)NH3N水質(zhì)自動(dòng)分析儀：
 

　　測(cè)量原理：水楊酸分光光度法
 

　　測(cè)量范圍：(0——0.5/2/5) mg/L；可調(diào)
 

　　檢出限：0.005mg/L
 

　　(3)總鐵水質(zhì)自動(dòng)分析儀：
 

　　測(cè)量原理：鄰菲啰啉分光光度法
 

　　測(cè)量范圍：(0——1/2/5) mg/L；可調(diào)
 

　　檢出限：0.01mg/L
 

　　(4)總錳水質(zhì)自動(dòng)分析儀：
 

　　測(cè)量原理：甲醛肟分光光度法
 

　　測(cè)量范圍：(0——2/5/10) mg/L；可調(diào)
 

　　檢出限：0.02mg/L
 

　　(5)硝酸鹽水質(zhì)自動(dòng)分析儀：
 

　　測(cè)量原理：間苯二酚分光光度法
 

　　測(cè)量范圍：(0——4/10/20/50/100/200) mg/L
 

　　檢出限：0.05mg/L
 

　　(6)硫酸鹽水質(zhì)自動(dòng)分析儀：
 

　　測(cè)量原理：鋇鹽比濁分光光度法
 

　　測(cè)量范圍：(0——400/1000/2000) mg/L，可調(diào)
 

　　檢出限：對(duì)應(yīng)量程分別是10/30/60 mg/L
 

　　7)水質(zhì)重金屬在線分析儀
 

　　測(cè)量原理：電感耦合等離子體質(zhì)譜法 (ICP-MS)
 

　　測(cè)量參數(shù)：銅、鋅、硒、砷、汞、鎘、鉻、鉛、鐵、錳、銻、鉈、(可拓展：鉬、鈷、鈹、硼、鎳、鋇、釩、鈦等)
 

　　執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：
 

　　《地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ 164-2020)
 

　　《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GBT 14848-2017)
 

　　《地塊土壤和地下水中揮發(fā)性有機(jī)物采樣技術(shù)導(dǎo)則》(HJ 1019-2019)
 

　　《地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T91-2002)
 

　　《高錳酸鹽指數(shù)水質(zhì)自動(dòng)分析儀技術(shù)要求》(HJ/T100-2003)
 

　　《氨氮水質(zhì)自動(dòng)分析儀技術(shù)要求》(HJ/T101-2003)
 

　　《地表水自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范(試行)》(HJ915-2017)
 

　　應(yīng)用效果
 

　　基于智能采樣的地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)主要解決客戶以下問(wèn)題：
 

　　1、樣品的采集、處理和分析測(cè)定過(guò)程符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
 

　　2、所采用的分析測(cè)定方法可靠，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
 

　　3、成本低，頻次高，解決人工取樣的高成本、低效率問(wèn)題。
 

　　4、及時(shí)預(yù)報(bào)水質(zhì)污染，可提前采取治理措施，大幅度降低地下水污染的治理成本。
 

　　5、水質(zhì)達(dá)標(biāo)管控，《GB14848-2017地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的Ⅳ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)，符合居民飲用水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
 

　　研發(fā)背景
 

　　近些年來(lái)，地下水資源的開(kāi)發(fā)和利用，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展上起著重要作用，但是由于開(kāi)發(fā)管理不當(dāng)，無(wú)規(guī)則無(wú)節(jié)制地過(guò)度開(kāi)采，出現(xiàn)了地面沉降、崩塌、地下水污染等問(wèn)題，這些問(wèn)題不僅僅對(duì)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境造成巨大危害，而且也威脅到了水資源的可持續(xù)利用。所以一個(gè)科學(xué)系統(tǒng)的地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)對(duì)水資源的開(kāi)發(fā)利用起到十分重要的作用。
 

　　2015年至2019年，我國(guó)地下水監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量從5118個(gè)提升至10168個(gè)，漲幅接近翻倍，根據(jù)《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)劃綱要<2020-2035>》中明確提出，2025年年底前統(tǒng)一組織開(kāi)展全國(guó)地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)，構(gòu)建全國(guó)統(tǒng)一的地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)。根據(jù)《“十四五”國(guó)家地下水環(huán)境質(zhì)量考核點(diǎn)位監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)方案(試行)》可知，地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)位類(lèi)型分為區(qū)域點(diǎn)位、地下水型飲用水源區(qū)域點(diǎn)位、重點(diǎn)污染區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控點(diǎn)位，其中，區(qū)域點(diǎn)位監(jiān)測(cè)基本指標(biāo)(29項(xiàng))；飲用水源點(diǎn)位監(jiān)測(cè)基本指標(biāo)(29項(xiàng))或全指標(biāo)(93項(xiàng))；污染風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控點(diǎn)位監(jiān)測(cè)基本指標(biāo)(29項(xiàng))和特征指標(biāo)(18項(xiàng))。然而目前針對(duì)地下水的水質(zhì)監(jiān)測(cè)大部分采用手工取樣，實(shí)驗(yàn)室分析的方式，手工監(jiān)測(cè)不僅人力耗費(fèi)巨大，也無(wú)法連續(xù)監(jiān)測(cè)地下水水質(zhì)變化趨勢(shì)，采樣間隔時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)污染情況并作出處理。
 

　　因此，實(shí)現(xiàn)基于智能采樣的地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，能合理利用已經(jīng)存在的手工監(jiān)測(cè)井工況，并兼容手工取樣相關(guān)監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，即可節(jié)省較大成本，對(duì)全國(guó)統(tǒng)一的地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)的搭建也至關(guān)重要。
 

　　技術(shù)/裝備特點(diǎn)
 

　　采樣器具與采樣流程符合標(biāo)準(zhǔn)HJ1019-2019，相較于直接抽出式取樣，我司產(chǎn)品所取水樣更合規(guī)、質(zhì)量更高。
 

　　可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化洗井采樣，減少洗井時(shí)間，提高采樣效率，保證水樣質(zhì)量，使該過(guò)程更簡(jiǎn)單、便捷。
 

　　監(jiān)測(cè)因子多樣化，可拓展因子多，并且所有儀表都為聚光自主研制，采用國(guó)標(biāo)方法，數(shù)據(jù)更可靠。
 

　　基于智能采樣的地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，對(duì)比手工法半年的監(jiān)測(cè)頻次，在線監(jiān)測(cè)頻次可根據(jù)實(shí)際需求制定，且可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，實(shí)時(shí)采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，掌握監(jiān)測(cè)點(diǎn)水質(zhì)的變化趨勢(shì)，有利于地下水的污染防治。
 

　　二、典型應(yīng)用案例
 

　　案例名稱(chēng)
 

　　南京江北新材料科技園2套地下水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站設(shè)備及系統(tǒng)采購(gòu)項(xiàng)目
 

　　案例簡(jiǎn)介
 

　　2021年4月，南京江北新材料科技園管理辦公室委托江蘇海外集團(tuán)國(guó)際工程咨詢(xún)有限公司就該單位的玉帶及長(zhǎng)蘆地下水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站項(xiàng)目 “南京江北新材料科技園地下水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站設(shè)備及系統(tǒng)采購(gòu)項(xiàng)目(0675-206JOC007159)”進(jìn)行了國(guó)內(nèi)公開(kāi)招標(biāo)，由南京博約環(huán)境科技有限公司中標(biāo)，聚光科技(杭州)股份有限公司負(fù)責(zé)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，儀表的提供及安裝調(diào)試。
 

　　該項(xiàng)目通過(guò)地下水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)，對(duì)南京市化工園區(qū)進(jìn)行地下水監(jiān)測(cè)，最終實(shí)現(xiàn)水環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)的目標(biāo)。項(xiàng)目規(guī)模包括2套固定式水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站(長(zhǎng)蘆1套，站房占地面積46.5m2；玉帶1套，站房占地面積30.8m2)，合同額共81萬(wàn)元。
 

　　達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)或性能要求
 

　　符合《水污染物排放總量監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GBT 14848-2017)、《地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》 (HJ/T91-2002)、《水質(zhì)河流采樣技術(shù)指導(dǎo)》(HJ/T52-1999)等標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，最終實(shí)現(xiàn)地下水水質(zhì)達(dá)到Ⅰ類(lèi)——Ⅳ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)要求。
 

　　業(yè)主單位
 

　　南京江北新材料科技園管理辦公室
 

　　投運(yùn)時(shí)間
 

　　2022年5月
 

　　工藝流程
 

　　該系統(tǒng)包含平臺(tái)端、數(shù)據(jù)傳輸端和數(shù)據(jù)端，平臺(tái)端由地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)組成，數(shù)據(jù)傳輸端包含移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)及其設(shè)備，數(shù)據(jù)端由固定站等組成。首先數(shù)據(jù)端對(duì)被監(jiān)測(cè)區(qū)域的常規(guī)指標(biāo)及特征指標(biāo)(CODmn、NH3N、總鐵、總錳、硝酸鹽、硫酸鹽、亞硝酸鹽)和五參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸端實(shí)時(shí)上傳到平臺(tái)端，平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，給出水質(zhì)達(dá)標(biāo)情況，水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以及水質(zhì)日歷，當(dāng)出現(xiàn)地下水水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)的情況能夠生成事件，給出治理建議。
 

　　運(yùn)行情況
 

　　目前系統(tǒng)正常運(yùn)行，監(jiān)測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)24小時(shí)實(shí)時(shí)上傳至平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，有效為污染防治提供科技支撐。項(xiàng)目人員24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，第一時(shí)間發(fā)布管控指令。
 

　　設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)
 

　　技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的碳減排效果
 

　　針對(duì)試劑費(fèi)用高，危廢處置成本高，我司提高檢測(cè)精度，在符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上優(yōu)化水樣和試劑的用量，常規(guī)的9參數(shù)水站試劑用量3.3升、廢液量為48升/月(每天6組數(shù)據(jù))為同類(lèi)產(chǎn)品的1/10——1/5，降低了運(yùn)維費(fèi)用。每年單個(gè)站點(diǎn)節(jié)省試劑至少158.4升(3.3*4倍*12月)，減少?gòu)U液處置2304升(48*4倍*12月)。每年共節(jié)省試劑316.8升/年(158.4*2)，減少?gòu)U液處置4608升(2304*2)，按照江蘇省廢液處置費(fèi)用1萬(wàn)元/噸，節(jié)省費(fèi)用4.608萬(wàn)元/年。為響應(yīng)國(guó)家節(jié)能降耗政策，降低企事業(yè)單位運(yùn)營(yíng)成本，我司投入研發(fā)力量，在滿足原有性能、保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，基于智能采樣的地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)采用低功耗產(chǎn)品、優(yōu)化產(chǎn)品工作時(shí)間、減低系統(tǒng)待機(jī)功耗，在原有33 kWh的功耗上降低13 kWh，每年省電4745kWh(13 kWh *365天)，共計(jì)節(jié)約電量9490 kWh/年(共計(jì)2個(gè)站點(diǎn))。
 

　　三、技術(shù)申報(bào)單位聯(lián)系信息
 

　　單位名稱(chēng)：聚光科技(杭州)股份有限公司
 

　　單位地址：浙江省杭州市濱江區(qū)阡陌路 459 號(hào)
 

　　聯(lián)系人：操晚
 

　　原標(biāo)題：環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力 |基于智能采樣的地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)