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杜安環保
生態環保產業作為支撐生態文明建設和高質量發展的關鍵力量，正面臨著轉型升級的迫切需求。環保新質生產力，正成為推動產業向前發展的核心力量。本欄目將聚焦生態環保產業的新技術、新裝備、新材料、新模式，深入宣傳推廣科技創新成果，及時發布環境技術進步獎項，全面介紹行業內的實用技術裝備和示范工程，引導行業持續創新，加快數字、智慧、科技的融合賦能，為經濟社會全面綠色轉型貢獻力量。
生態環境保護實用裝備
2023-Z-21
申報單位
聚光科技(杭州)股份有限公司
推薦單位
浙江省環保產業協會
一、技術簡介
適用范圍
基于智能采樣的地下水自動監測預警系統可應用于化工園區、生活區域等地下水的水質監測。應用條件：監測井直徑>5cm，監測井水位深度<60米。應用規模：本產品可實現地下水常規監測因子的在線監測并可支持拓展非常規因子。可處理的污染物濃度：本產品可實現Ⅰ-Ⅴ類地下水水質標準指標的在線監測，針對超Ⅴ類地下水水質標準的指標，可定制化實現在線監測。
技術原理
基于智能采樣的地下水自動監測預警系統，通過地下水自動洗井采樣系統洗井合格后將水樣采至預處理單元，洗井采樣過程完成，符合標準HJ1019-2019——中的取樣要求，水樣進入預處理后通過勻化、過濾等方式對水樣進行預處理操作，完成后將水樣輸送至儀表對應的樣品杯中供儀表進行取樣檢測，檢測完成后對超標因子直接發出報警上傳至監測平臺。
基于智能采樣的地下水自動監測預警系統包含CODmn、NH3N、總鐵、總錳、硝酸鹽、硫酸鹽、亞硝酸鹽以及常規五參數等參數，每個監測點可根據所在位置的工況配置不同監測因子，并預留拓展位置，方便后期拓展監測。其中CODmn、NH3N、總鐵、總錳、硝酸鹽、基于順序注射技術的分光光度法，硫酸鹽、亞硝酸鹽均采用自動直讀——間斷分析技術的分光光度法，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，電導率采用兩電極法。
工藝路線
該系統包含洗井采樣系統、預處理及配水單元、分析單元、平臺端、數據傳輸端。洗井采樣系統通過符合標準要求的取樣方式將水樣采集至預處理單元，完成預處理后將水樣分配至儀表對應的樣品杯中，分析單元中的分析儀表自動從水樣杯中完成取樣并進行分析。最終將數據保存在系統的工控機中。平臺端是聚光為各種水質環境監測專門開發的數據監測及分析平臺。數據傳輸端通過4G路由器或者光纖等方式將每次監測數據上傳至監測平臺，對監測數據進行數據分析。
裝備性能參數及執行標準
裝備性能參數：
(1)CODmn水質自動分析儀：
測量原理：高錳酸鉀氧化-滴定法
測量范圍：(0——10/20/50) mg/L；可調
檢出限：0.15mg/L
(2)NH3N水質自動分析儀：
測量原理：水楊酸分光光度法
測量范圍：(0——0.5/2/5) mg/L；可調
檢出限：0.005mg/L
(3)總鐵水質自動分析儀：
測量原理：鄰菲啰啉分光光度法
測量范圍：(0——1/2/5) mg/L；可調
檢出限：0.01mg/L
(4)總錳水質自動分析儀：
測量原理：甲醛肟分光光度法
測量范圍：(0——2/5/10) mg/L；可調
檢出限：0.02mg/L
(5)硝酸鹽水質自動分析儀：
測量原理：間苯二酚分光光度法
測量范圍：(0——4/10/20/50/100/200) mg/L
檢出限：0.05mg/L
(6)硫酸鹽水質自動分析儀：
測量原理：鋇鹽比濁分光光度法
測量范圍：(0——400/1000/2000) mg/L，可調
檢出限：對應量程分別是10/30/60 mg/L
7)水質重金屬在線分析儀
測量原理：電感耦合等離子體質譜法 (ICP-MS)
測量參數：銅、鋅、硒、砷、汞、鎘、鉻、鉛、鐵、錳、銻、鉈、(可拓展：鉬、鈷、鈹、硼、鎳、鋇、釩、鈦等)
執行標準：
《地下水環境監測技術規范》(HJ 164-2020)
《地下水質量標準》(GBT 14848-2017)
《地塊土壤和地下水中揮發性有機物采樣技術導則》(HJ 1019-2019)
《地表水和污水監測技術規范》(HJ/T91-2002)
《高錳酸鹽指數水質自動分析儀技術要求》(HJ/T100-2003)
《氨氮水質自動分析儀技術要求》(HJ/T101-2003)
《地表水自動監測技術規范(試行)》(HJ915-2017)
應用效果
基于智能采樣的地下水自動監測預警系統主要解決客戶以下問題：
1、樣品的采集、處理和分析測定過程符合相關標準。
2、所采用的分析測定方法可靠，數據準確。
3、成本低，頻次高，解決人工取樣的高成本、低效率問題。
4、及時預報水質污染，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、水質達標管控，《GB14848-2017地下水質量標準》中規定的Ⅳ類水標準，符合居民飲用水質量標準
研發背景
近些年來，地下水資源的開發和利用，在社會經濟發展上起著重要作用，但是由于開發管理不當，無規則無節制地過度開采，出現了地面沉降、崩塌、地下水污染等問題，這些問題不僅僅對當地的經濟社會發展和生態環境造成巨大危害，而且也威脅到了水資源的可持續利用。所以一個科學系統的地下水監測系統會對水資源的開發利用起到十分重要的作用。
2015年至2019年，我國地下水監測的監測點數量從5118個提升至10168個，漲幅接近翻倍，根據《生態環境監測規劃綱要<2020-2035>》中明確提出，2025年年底前統一組織開展全國地下水水質監測，構建全國統一的地下水環境監測平臺。根據《“十四五”國家地下水環境質量考核點位監測與評價方案(試行)》可知，地下水監測點位類型分為區域點位、地下水型飲用水源區域點位、重點污染區域風險監控點位，其中，區域點位監測基本指標(29項)；飲用水源點位監測基本指標(29項)或全指標(93項)；污染風險監控點位監測基本指標(29項)和特征指標(18項)。然而目前針對地下水的水質監測大部分采用手工取樣，實驗室分析的方式，手工監測不僅人力耗費巨大，也無法連續監測地下水水質變化趨勢，采樣間隔時間長，無法及時發現污染情況并作出處理。
因此，實現基于智能采樣的地下水自動監測預警系統，能合理利用已經存在的手工監測井工況，并兼容手工取樣相關監測標準，即可節省較大成本，對全國統一的地下水環境監測平臺的搭建也至關重要。
技術/裝備特點
采樣器具與采樣流程符合標準HJ1019-2019，相較于直接抽出式取樣，我司產品所取水樣更合規、質量更高。
可實現自動化洗井采樣，減少洗井時間，提高采樣效率，保證水樣質量，使該過程更簡單、便捷。
監測因子多樣化，可拓展因子多，并且所有儀表都為聚光自主研制，采用國標方法，數據更可靠。
基于智能采樣的地下水自動監測預警系統，對比手工法半年的監測頻次，在線監測頻次可根據實際需求制定，且可實現遠程控制，實時采集監測數據，掌握監測點水質的變化趨勢，有利于地下水的污染防治。
二、典型應用案例
案例名稱
南京江北新材料科技園2套地下水水質自動監測站設備及系統采購項目
案例簡介
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國際工程咨詢有限公司就該單位的玉帶及長蘆地下水水質自動監測站項目 “南京江北新材料科技園地下水水質自動監測站設備及系統采購項目(0675-206JOC007159)”進行了國內公開招標，由南京博約環境科技有限公司中標，聚光科技(杭州)股份有限公司負責水質自動監測站的系統設計，儀表的提供及安裝調試。
該項目通過地下水在線監測系統的建設，對南京市化工園區進行地下水監測，最終實現水環境質量達標的目標。項目規模包括2套固定式水質自動監測站(長蘆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81萬元。
達到的標準或性能要求
符合《水污染物排放總量監測技術規范》《地下水質量標準》(GBT 14848-2017)、《地表水和污水監測技術規范》 (HJ/T91-2002)、《水質河流采樣技術指導》(HJ/T52-1999)等標準，通過實時在線監測，最終實現地下水水質達到Ⅰ類——Ⅳ類水標準要求。
業主單位
南京江北新材料科技園管理辦公室
投運時間
2022年5月
工藝流程
該系統包含平臺端、數據傳輸端和數據端，平臺端由地下水環境監測數據庫平臺組成，數據傳輸端包含移動網絡及其設備，數據端由固定站等組成。首先數據端對被監測區域的常規指標及特征指標(CODmn、NH3N、總鐵、總錳、硝酸鹽、硫酸鹽、亞硝酸鹽)和五參數指標進行實時監測，數據通過數據傳輸端實時上傳到平臺端，平臺對其進行分析和預測，給出水質達標情況，水質風險評估以及水質日歷，當出現地下水水質風險的情況能夠生成事件，給出治理建議。
運行情況
目前系統正常運行，監測設備數據24小時實時上傳至平臺數據庫，有效為污染防治提供科技支撐。項目人員24小時實時監控數據，第一時間發布管控指令。
設備現場
技術應用產生的碳減排效果
針對試劑費用高，危廢處置成本高，我司提高檢測精度，在符合相關標準的基礎上優化水樣和試劑的用量，常規的9參數水站試劑用量3.3升、廢液量為48升/月(每天6組數據)為同類產品的1/10——1/5，降低了運維費用。每年單個站點節省試劑至少158.4升(3.3*4倍*12月)，減少廢液處置2304升(48*4倍*12月)。每年共節省試劑316.8升/年(158.4*2)，減少廢液處置4608升(2304*2)，按照江蘇省廢液處置費用1萬元/噸，節省費用4.608萬元/年。為響應國家節能降耗政策，降低企事業單位運營成本，我司投入研發力量，在滿足原有性能、保證產品質量的前提下，基于智能采樣的地下水自動監測預警系統采用低功耗產品、優化產品工作時間、減低系統待機功耗，在原有33 kWh的功耗上降低13 kWh，每年省電4745kWh(13 kWh *365天)，共計節約電量9490 kWh/年(共計2個站點)。
三、技術申報單位聯系信息
單位名稱：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阡陌路 459 號
聯系人：操晚
原標題：環保新質生產力 |基于智能采樣的地下水自動監測預警系統
