摘要：泵站放江已是引起河道水环境污染的主要来源之一，由于市政泵站的条件限制，无法提供足够的用地用于水质自动站站房建设，箱式结构水质站成为重要的解决手段。同时，由于放江模式的特殊性，需设计新型结构以满足市政泵站放江模式水质监测的需要。
关键词：放江模式，水环境保护，箱式结构，自动监测
0 引言
当前，国家对环境要求越来越高，城市水环境虽得到了进一步的改善，但仍存在很多河道水质未达到地表水排放要求，水体黑臭现象普遍存在。泵站对城市水功能调蓄起到了关键作用，同时泵站放江，特别是雨天放江，也已是引起河道水环境污染的主要来源之一。泵站排放水体的水质监测便成为了水环境污染治理的重要环节。
近年来，箱式水质自动监测系统因结构简单，占地小，不需要建设站房，适应性强，建站方便，投资低等特点，在国内环保、水利等行业的水质自动监测方面迅速兴起。
泵站放江原因多样、复杂，雨天泵站放江情况多变，水质变化大，常规的箱式结构并不能完全满足泵站雨天放江的水质监测需要。本文将根据泵站放江模式下的需求，阐述一种新型的箱式水质自动监测系统。
1 市政泵站放江模式下的水质监测需求
（1）采样时间的需求
泵站水质监测需要考虑放江模式和非放江模式两种情况。在非放江模式下可采用常规的水质自动监测运行模式，可两小时监测一次，也可根据实际需要设置。放江模式下监测则需要考虑水体的水质变化。例如上海市对泵站放江水质监测规定：雨天监测间隔为放江时、放江后10分钟、20分钟、40分钟、60分钟、120分钟、180分钟和放江结束时；当月无降雨放江，监测为当月最后一天，监测间隔为开始采样、采样后30分钟、60分钟。
水质监测项目一般主要包括：水温、pH、电导率、溶解氧、浊度、氨氮、总磷、总氮、化学需氧量等项目。目前，常规水质参数（水温、pH、电导率、溶解氧、浊度等）监测主要采用电极法仪表，监测速度快，氨氮、总磷、总氮、化学需氧量等参数的检测主要采用化学法仪表，仪表运行需要有一定的时间。再加上系统取样、预处理、仪表管路清洗等环节，水质自动监测全流程时长一般需要一个多小时。同时，放江时长具有不确定性，常规水质自动监测系统已无法满足使用需要。
（2）监测样本留样的需求
泵站放江时水质数据，特别在超标情况下，为重要数据，所以自动监测时的每组水样都需要做留样处理，以供人工化验，对自动监测数据进行复核。在放江模式下，每次最多会有八组水样。
（3）建站规模的需求
目前水质自动监测站主要有建设站房和使用野外箱体两种模式。对于很多城市泵站而言，特别是已建多年泵站，难以征得合适的土地用于建设站房。采用减少项目征地，减小项目建设难度和建设投资的建设方案为主要解决问题的途径。
2 箱式水质自动监测结构
放江模式下水质自动监测系统以信息自动采集传输为基础，通过对信息采集传输基础设施设备的改造和建设，配置先进的适合现场特性的新仪器、新设备，提高信息采集、传输、处理的自动化水平，提高信息采集的精度和传输的时效性，形成较为完善的信息采集体系，为泵站现场管理和监控工作提供及时准确的信息服务。
水质自动监测站按功能划分，由取水单元、输配水单元、预处理单元、分析单元、控制单元、数据处理与传输单元、废液收集单元、环境辅助单元、安防监控单元及安装配套设施等单元组成。
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取水单元：负责完成水样采集和输送。
预处理单元：主要完成源水水样的预处理，使之符合水质分析仪表对水样的要求，延长仪表的使用寿命。
分析单元：水质自动监测系统中的重要环节，由各种水质分析仪表及其通信链路组成。
废液收集单元：由废液收集装置、液位传感器等设施组成，负责废液收集、存储。
输配水单元：包含专沉砂测量池、取水管路、电动球阀及附件、清洗水泵和清洗管路等组成。
环境辅助单元单元：主要由空压机、除藻热水器、箱式空调供电、防雷等组成。
安防监控单元：包含门禁单元和视频监控系统等。
数据传输与处理单元：由4G无线通信模块等组成。
控制单元：实现对管路、电路的控制及数据的采集、传输工作，主要由工业控制计算机、PLC模块组件、直流电源模块、现地控制柜及电气组件等组成。
3 核心结构设计
3.1 取样及水样留存设计
常规水质参数（水温、pH、电导率、溶解氧、浊度等）采用电极法，具有测量时间短的特点，且水样不能做预处理。所以每组水样进入箱体后首先需进入多参数测量池进行检测。
对于氨氮、总磷、总氮、化学需氧量等参数的检测，和常规箱式结构水质自动监测站相比，在完整的流程中，需解决1-8个（n1、n2…n8）水样检测及预留问题，且每个水样的检测不能相互干扰。所以，每个水样都需有独立的储水单元。在结构设计时，每组水样经过预处理单元后，分别存储到对应的储水单元内。在需要进行某一水样检测时，再将这一水样输送至测量池内。
每个储水装置采用上下两层设计，下层为留样罐，上层为检测水样罐，每次检测时仅将上层水样排入测量池，下层水样预留给工作人员人工对比检测。
具体设计结构如下图所示：
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3.2 系统流程设计
系统开始运行时，首先判断是否进入放江模式，若接收到放江信号，系统自动设定为轮巡检测，进入放江运行模式，按设定的时间点进行取样。
整套系统运行流程如下图：
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运行流程的关键点如下：
（1）每组水样完成常规多参数测定后需进行水样预处理，然后进入水样存储装置；
（2）由于第ni组水样检测过程中会在管路、测量池等位置留有残留水，故在进行第ni+1组水样检测前，需对所有管路等装置进行清洗及排空操作；
（3）为减少整套流程的总运行时间，在第ni组水样送入水质仪器检测的时间段，第ni组水样的前置管路清洗流程和第ni-1组水样的测量池等后置装置清洗过程可同步进行；
（4）每次放江时，由于时长的不确定性，导致控制系统内每轮的水样数量不能预设，故控制流程需随时监听放江结束信号，以便结束放江模式下取样流程。
4 结语
水质在线监控体系是考核限制纳污控制的重要信息来源，研究城市泵站放江模式下的水质自动监测，是对城市水环境治理与保护的重要补充，在面对经济反战的新常态和环境保护的新要求时，提供了一种重要的监测手段。
参考文献
【1】张健，隆威，杜红娟，等.箱式水量水质自动监测站的设计与应用[J].水利信息化，2017,(3) :46-50.
【2】陈忱.上海泵站放江污染控制及其管理[J].净水技术,2018,37(9):1-3.