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一、采樣器應用分類
1、監(jiān)察執(zhí)法終端采樣器
該類型采樣器采水系統(tǒng)與在線監(jiān)測儀采水系統(tǒng)并行,接受執(zhí)法部門遠程控制指令,在排污企業(yè)毫無察覺的情況下,按預設時間點執(zhí)行采樣、留樣任務,也可執(zhí)行立即采樣、留樣指令。
該采樣器作為了監(jiān)察執(zhí)法終端,所留樣品拿到權威部門測試作為處罰依據,對偷排企業(yè)、運營造假行為具有非常大的威懾力,是“零點行動,利劍斬污”的執(zhí)行工具。
2、超標留樣采樣器
該類型采樣器與在線監(jiān)測儀聯(lián)機使用,采樣器與監(jiān)測儀同步采樣并在暫存裝置暫存。若在線監(jiān)測儀分析數據超標,便將暫存水樣移至留樣瓶中冷藏保存;若分析數據不超標,便排空暫存裝置。
該類型采樣器旨在解決數據超標執(zhí)行處罰時無據可依問題。同時,若為在線監(jiān)測儀測試不準確造成假超標,也可起到對排污企業(yè)的保護作用,該類型采樣器因留樣的客觀性逐步被管理部門接受,在2009年左右開始大量安裝。
3、混合供樣采樣器
該類型采樣器與在線監(jiān)測儀聯(lián)機使用,在監(jiān)測儀測量間隔(原監(jiān)測規(guī)范要求測量周期為2小時)內按時間等比例或流量等比例不間斷采集水樣,將一個測量周期內的水樣混合均勻后供給監(jiān)測儀進行分析測量。
該采樣器解決了原有在線監(jiān)測系統(tǒng)每2個小時測量一次以點帶面的測量問題。同時,因為采樣頻次的增加,排污企業(yè)很難在測量間隔內實施偷排,從而可有效遏制排污企業(yè)作弊行為。該采樣器同時具有超標留樣功能。
該類型采樣器作為原有污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)的有效完善,自2014年左右開始大量安裝,后來該種工作模式逐步被環(huán)保部采納,2018年環(huán)保部發(fā)文明確要求在監(jiān)測儀前端安裝混合供樣采樣器,2019年新發(fā)布的HJ353-2019《水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)(CODCr、NH3-N 等)安裝技術規(guī)范》將混合供樣列入行標,混合供樣采樣器成為水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)的必備設備。
4、增強型混合供樣采樣器
增強型混合供樣采樣器是在原有混合供樣采樣器的基礎上,增加了留存水樣添加保存劑的功能,以使留存水樣更長時間的保存。
二、采樣及留樣模式
2.1采樣模式
1. 定時采樣:是指采樣器按照內部設定好的采樣定時表,采樣器將定量水樣從采樣點采集到混合采樣桶中,并自動排走多余水樣,清洗采樣管路。
2. 時間等比采樣:按照設定的采樣時間間隔,采樣器將定量水樣從采樣點采集到混合采樣桶中,并自動排走多余水樣,清洗采樣管路。
3. 流量等比采樣:每流過一定體積的水樣,采樣器自動將定量水樣從采樣點采集到混合采樣桶中,并自動排走多余水樣,清洗采樣管路。
4. 流量跟蹤采樣:采樣器根據流量的大小自動調節(jié)采樣速率,不間斷地將水樣從采樣點采集到混合采樣桶中,并自動排走多余水樣,清洗采樣管路。
5. 外部控制采樣:采樣器接收到外部的采樣觸發(fā)信號,將定量水樣從采樣點采集到混合采樣桶中,并自動排走多余水樣,清洗采樣管路。
2.2留樣模式
1. 超標留樣:采樣器與水質在線監(jiān)測設備聯(lián)機使用,采樣器將所采集到的水樣,一部分供給水質在線監(jiān)測設備分析使用,一部分留在混合采集桶內,當水質在線監(jiān)測設備所得監(jiān)測數據超過采樣器內部設定的值后,采樣器自動將混合采集桶內樣品留至采樣瓶內,并自動排走多余水樣,清洗采樣管路。
2. 直接留樣:直接操作采樣器留取樣品。
3. 外控留樣:通過串口或者工控機等控制采樣器直接留取樣品。
4. 同步留樣:采樣器與在線監(jiān)測儀聯(lián)機使用,監(jiān)測儀從采樣器采水時,采樣器將定量水樣從混合采樣桶樣到留樣瓶中進行保存。
三、采樣器典型工作模式
以下按照新發(fā)布的行業(yè)標準要求描述典型的采樣供樣模式。
新的行業(yè)標準增強了數據控制單元(原來的數采儀)的功能,將數采儀作為了水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)的“指揮官”,統(tǒng)一指揮協(xié)調監(jiān)測現場各單元有序工作。工作流程如下:
1、數采儀接收監(jiān)控中心指令,制定采樣分析計劃。
HJ355-2019《水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)(CODCr、NH3-N 等)運行技術規(guī)范》要求:連續(xù)排放時,每日從零點計時,每1h為一個時間段,水質自動采樣系統(tǒng)在該時段進行 時間等比例或流量等比例采樣(如:每15min采一次樣,1h內采集4次水樣,保證該時間 段內采集樣品量滿足使用),水質自動分析儀測試該時段的混合水樣,其測定結果應計為該 時段的水污染源連續(xù)排放平均濃度。
2、數采儀將采樣模式通知采樣器,采樣器按預定模式執(zhí)行采樣,采樣完成將信息反饋給數采儀。
3、數采儀接到采樣完成信息后,通知各在線監(jiān)測儀啟動測量分析,同時采樣器將混合樣品輸送給各監(jiān)測儀。混合供樣采樣器內部均設置了A、B兩個混勻桶,A桶給監(jiān)測供樣時B桶在執(zhí)行下一個周期的采樣任務,A、B桶循環(huán)交替工作。
4、監(jiān)測儀分析完成,將測量數據反饋給數采儀,數采儀根據預先設定的限值,判定數據是否超標。若數據超標,則通知采樣器留樣;若數據不超標,則通知采樣器排空混勻桶。如此,一個測量周期工作完成。
四、樣品輸送與保存
1、采樣點至采樣器管路
按照規(guī)范要求,從采樣點位至采樣器一般采用硬質PVC材質的管路,PVC材質具有化學性質穩(wěn)定、耐腐蝕、玻化溫度在77~90℃,流體阻力小、安裝方便以及防咬嚙等諸多優(yōu)點。這種材質的管路不易與樣品發(fā)生化學反應,從而有效的保證樣品在采集初期不受外界的污染,進而保證樣品采集具有代表性與真實性。
2、采樣器內部管路
采樣器內部管路一般采用硅膠管,此種材質具有良好的生理性能,有極好的耐高溫(250~300℃)和耐低溫(-40~60℃)性能,且環(huán)保,采用這種管路可以有效的防止水樣在儀器內部發(fā)生化學變化,從而進一步保證樣品具有代表性。
3、混合采樣桶及采樣瓶
采樣器內配套使用的混合采樣桶及采樣瓶均采用PE材質,整體吹塑,一次成型。PE材質是有一種性能優(yōu)異的特種工程材料,具有機械性能好、耐高溫、耐化學腐蝕、阻燃、耐磨等諸多優(yōu)點,可以有效的避免樣品在暫存及保存的過程中發(fā)生變質。
4、樣品冷藏
按照規(guī)范要求,采樣器留樣單元均有冷藏功能,一般采用壓縮機制冷,冷藏溫度在4℃左右,從而可以進一步保證樣品保存時長以及化學性質的穩(wěn)定。
5、添加保存劑
為了更長時間保存水樣,部分地區(qū)(江蘇、江西)提出了留樣瓶自動添加保存劑的要求,污染源測量參數一般為化學需氧量(CODCr)、氨氮(NH3-N)、總磷(TP)、總氮(TN),加入的保存劑為加濃H2SO4,加入量一般為每L水樣加0.8ml,使水樣pH值在1~2之間。
根據HJ493-2009《水質 樣品的保存和管理技術規(guī)定》,加保存劑后,化學需氧量(CODCr)的有效保存時間為2天,氨氮(NH3-N)為24小時,總磷(TP)為24小時,總氮(TN)為7天。
根據實際工作經驗,因污水處理廠、排污企業(yè)廢水水樣已經過深度處理,不存在易揮發(fā)、易消解物質,被監(jiān)測因子數值穩(wěn)定,變化極小。一般建議不添加固定劑時2天內完成測試,添加保存劑后5天內完成測試。
五、采樣器安裝情況
水質自動采樣器一般首批安裝在污水處理廠,當下絕大多數污水處理廠均安裝了采樣器。其次安裝的是國控水污染源企業(yè),再次是市控水污染源企業(yè)。從地域上,河南、山西、山東、河北、江蘇、浙江、福建、廣東已大量安裝,四川、重慶、湖南、湖北、寧夏、新疆、東三省等正在啟動安裝。截止到目前,全國安裝率在30%左右。
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