一种用于环境管理部门在线监管企业兑水排污行为的系统及方法

摘要

本发明公开了一种用于环境保护管理部门在线监管企业兑水排污行为的系统，包括位于生化处理工艺进水口处的采样检测系统Ⅰ(1)、位于排污口处的采样检测系统Ⅱ(2)和位于环境管理部门处的终端系统(3)，本发明还同时提供了利用上述系统在线监管企业兑水排污行为的方法，包括以下步骤：采样检测系统Ⅰ(1)和采样检测系统Ⅱ(2)负责对生化处理工艺前进水和排污口水样采集、预处理以及BOD和COD测量，测量结果通过无线技术传输至终端系统(3)，终端系统(3)对接收数据加工计算判断企业是否存在兑水排污行为，并将检测结果实时显示。

说明书

技术领域

本发明属于环境保护领域，具体涉及一种用于环境管理部门在线监管企业兑水排污行为的系统及方法。

背景技术

在我国工业化进程提速的过程中，工业基础和生产工艺水平的限制使得高污染和污染物低处理率成为这一阶段典型污染特征，由此带来的水污染问题日益严重。根据2015中国环境状况公报显示，我国的江、河、湖泊、水库中，已受污染的约占82.3％，全国有监测系统的1200条河流中，70.8％受到不同程度的污染，全国淡水环境Ⅳ～Ⅴ类水和劣Ⅴ类水质水体占有很大的比例，其中Ⅳ～Ⅴ占近30％，而劣Ⅴ类水体占近10％。由此引起的水质性缺水问题日益严重，水供需矛盾不断增加，已成为制约我国在新的历史时期社会经济良性发展的瓶颈。

工业废水具有种类多、治理复杂、浓度高、流量大的特点。根据环保部2015年环境统计年报，工业废水排放量为205.3亿吨，其中排放量最高的三个行业为化工、造纸和电力，这些行业废水中一个突出特点是其污染物大部分为有机物，生物法是去除有机污染物最常用的方法。工业废水的出水往往直接流入渠道、江河、湖泊，还可能渗入地下、土壤，因此，未处理或处理不完全的工业废水不仅能污染地表水、地下水和土壤，还可以通过食物链到达人体内，对人体造成危害。因此，有必要整治工业废水的排放，降低工业废水带来的危害。

为保障水体水质和用水安全，我国已出台了一系列法规和条例。2015年4月，国务院正式发布了《水污染防治行动计划》，简称“水十条”，其中之一就是全面控制污染物排放。截止2012年底，全国已建成344个省级、地市级监控中心，在15559家重点污染源安装了自动监控设备，大幅度提高了环境监管能力，向建设具有我国特色的自动化、信息化的环境监管体系迈出了重要一步，“废水靠看”的状况有了很大程度的改观，但是在线自动监测仪虽然达到了实时监测出水口水质是否达标的效果，却不能防止企业通过兑水的方式处理污水，而这类事件并不少见，企业往往为了节省污水处理工艺改造和运营费用，常采用清水或冷凝水稀释使废水中污染物浓度达标后排放，焦点访谈早在07年就报道过宁夏某ADC发泡剂生产企业通过兑水稀释的方式达到排放标准，南京“环境污染罪”第一案也是通过兑水稀释的方法送至污水处理厂处理，虽然稀释可以达到了环境管理部门对于出水的要求，但却不能降低污染物总量，排放到河里的污染物还会对水体安全造成威胁。同时，考虑到环境管理部门执法人员不足的问题，发明一种在线监管企业兑水排污行为的系统具有重要意义。本发明公开了一种用于环境管理部门在线监管企业兑水排污行为的系统，包括位于生化处理工艺进水口处的采样检测系统Ⅰ(1)、位于排污口处的采样检测系统Ⅱ(2)和位于环境管理部门处的终端系统(3)，本发明还同时提供了利用上述系统在线监管企业兑水排污行为的方法，包括以下步骤：采样检测系统Ⅰ(1)和采样检测系统Ⅱ(2)负责对生化处理工艺前进水和排污口水样采集、预处理及BOD和COD的测量，测量结果通过无线技术传输至终端系统(3)，终端系统(3)对接收数据加工计算后判断企业是否存在兑水排污行为，并将检测结果实时显示，可实现在线监测企业兑水排污的行为。

发明内容

1.一种用于环境管理部门在线监管企业兑水排污行为的系统，其特征在于：包括位于生化处理工艺进水口处的采样检测系统Ⅰ(1)、位于排污口处的采样检测系统Ⅱ(2)和位于环境管理部门处的终端系统(3)；所述采样检测系统Ⅰ(1)、采样检测系统Ⅱ(2)与终端系统(3)无线连接；所述采样检测系统Ⅰ(1)包括采样器Ⅰ(4)、预处理模块Ⅰ(5)、三通阀Ⅰ(6)、BOD检测模块Ⅰ(7)、COD检测模块Ⅰ(8)、排水槽Ⅰ(9)、MCUⅠ(10)、存储模块Ⅰ(11)和无线模块Ⅰ(12)，采样器Ⅰ(4)出水口与预处理模块Ⅰ(5)进水口通过导管相连通，预处理模块Ⅰ(5)出水口、BOD检测模块Ⅰ(7)进水口和COD检测模块Ⅰ(8)进水口分别与三通阀Ⅰ(6)连通，BOD检测模块Ⅰ(7)出水口和COD检测模块Ⅰ(8)出水口与排水槽Ⅰ(9)连通，采样器Ⅰ(4)、三通阀Ⅰ(6)、BOD检测模块Ⅰ(7)、COD检测模块Ⅰ(8)、存储模块Ⅰ(11)和无线模块Ⅰ(12)分别通过导线与MCUⅠ(10)相连；所述采样检测系统Ⅱ(2)包括采样器Ⅱ(13)、预处理模块Ⅱ(14)、三通阀Ⅱ(15)、BOD检测模块Ⅱ(16)、COD检测模块Ⅱ(17)、排水槽Ⅱ(18)、MCUⅡ(19)、存储模块Ⅱ(20)和无线模块Ⅱ(21)组成，采样器Ⅱ(13)出水口与预处理模块Ⅱ(14)进水口通过导管相连通，预处理模块Ⅱ(14)出水口、BOD检测模块Ⅱ(16)进水口和COD检测模块Ⅱ(17)进水口分别与三通阀Ⅱ(15)连通，BOD检测模块Ⅱ(16)出水口和COD检测模块Ⅱ(17)出水口与排水槽Ⅱ(18)连通，采样器Ⅱ(13)、三通阀Ⅱ(15)、BOD检测模块Ⅱ(16)、COD检测模块Ⅱ(17)、存储模块Ⅱ(20)和无线模块Ⅱ(21)分别通过导线与MCUⅡ(19)相连；所述终端系统(3)包括无线模块Ⅲ(22)、存储模块Ⅲ(23)和计算机(24)依次相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于环境管理部门在线监管企业兑水排污行为的系统，其特征是：所述预处理模块Ⅰ(5)、预处理模块Ⅱ(14)可以滤除大于1μm的颗粒杂质；所述BOD检测模块Ⅰ(7)、BOD检测模块Ⅱ(16)可以在8小时内快速检测出水样的BOD；所述COD检测模块Ⅰ(8)、COD检测模块Ⅱ(17)可以在1小时内快速检测出水样的COD。

3.利用本系统在线监管企业兑水排污行为的方法，包含以下几个步骤：

(1)采样器Ⅰ(4)对企业生化处理工艺前进水采样，总采样频率为不小于每个生产周期的三次，水样经预处理模块Ⅰ(5)过滤后通过三通阀Ⅰ(6)分别输送至BOD检测模块Ⅰ(7)和COD检测模块Ⅰ(8)，检测完水样经排水槽Ⅰ(9)排出，检测结果计为BOD_in和COD_in，单位均为mg/L，n为第n次采样，MCUⅠ(10)将采样时间、BOD_in和COD_in存储在存储模块Ⅰ(11)上，并通过无线模块Ⅰ(12)发送至终端系统(3)；

(2)采样器Ⅱ(13)对企业排污口出水采样，采样时间为采样器Ⅰ(4)采样时间后延一个水力停留时间，采样频率与步骤(1)相同，水样经预处理模块Ⅱ(14)过滤后通过三通阀Ⅱ(15)分别输送至BOD检测模块Ⅱ(16)和COD检测模块Ⅱ(17)，检测完水样经排水槽Ⅱ(18)排出，检测结果计为BOD_on和COD_on，单位均为mg/L，n为第n次采样，MCUⅡ(19)将采样时间、BOD_on和COD_on存储在存储模块Ⅱ(20)上，并通过无线模块Ⅱ(21)发送至终端系统(3)；

(3)终端系统(3)通过无线模块Ⅲ(22)接收采样检测系统Ⅰ(1)和采样检测系统Ⅱ(2)传输的数据，并通过公式1计算一个生产周期的预警系数Z值；

(4)若︱Z︱≤t_0.03,n-1，计算机处(24)显示企业存在兑水排污行为。

附图说明

图1是本发明公开的一种用于环境管理部门在线监管企业兑水排污行为的系统示意图。

具体实施方式

实施例1、图1给出了一种用于环境管理部门在线监管企业兑水排污行为的系统，包括位于生化处理工艺进水口处的采样检测系统Ⅰ(1)、位于排污口处的采样检测系统Ⅱ(2)和位于环境管理部门处的终端系统(3)。

采样检测系统Ⅰ(1)包括采样器Ⅰ(4)、预处理模块Ⅰ(5)、三通阀Ⅰ(6)、BOD检测模块Ⅰ(7)、COD检测模块Ⅰ(8)、排水槽Ⅰ(9)、MCUⅠ(10)、存储模块Ⅰ(11)和无线模块Ⅰ(12)，采样器Ⅰ(4)由MCUⅠ(10)自动控制，有时间比例采样和流量比例采样两种模式，可根据污水排放量是否稳定切换选择。采样频率为一个生产周期的三次，采样器的采样位置，当水深大于1m时，采样点应在表层下1/4深度处采样，水深小于或等于1m时，在水深的1/2处。所采水样经预处理模块Ⅰ(5)过滤以滤除大于1μm的颗粒杂质。预处理模块Ⅰ(5)出水口、BOD检测模块Ⅰ(7)进水口和COD检测模块Ⅰ(8)进水口分别与三通阀Ⅰ(6)连通，MCUⅠ(10)控制三通阀Ⅰ(6)的水路通路，水样首先进入BOD检测模块Ⅰ(7)，待进液完毕后，切换三通阀通路，水样再进入COD检测模块Ⅰ(8)。BOD检测模块Ⅰ(7)采用快速BOD在线检测的方法，基于微生物燃料电池基本原理，通过计算一定时间内的电荷量，代入标准曲线推断水样BOD，此方法与国标HJ 505-2009误差小于10％，COD检测模块Ⅰ(8)采用GB11914–89规定的重铬酸钾消解方法和比色法相结合，采用工控机自动加药、恒温加热消解和光电比色，快速连续自动完成COD分析。BOD检测模块Ⅰ(7)出水口和COD检测模块Ⅰ(8)出水口与排水槽Ⅰ(9)连通，分析完成的水样通过排水槽Ⅰ(9)排出系统外，BOD检测模块Ⅰ(7)、COD检测模块Ⅰ(8)通过导线与MCUⅠ(10)相连，将分析完成的BOD值和COD通过串口通讯的方式传输给MCUⅠ(10)，存储模块Ⅰ(11)与MCUⅠ(10)相连，采样时间、BOD值和COD值均保存在存储模块Ⅰ(11)中，无线模块Ⅰ(12)通过GPRS协议进行数据的无线收发，将采样时间、BOD和COD发送至终端系统(3)。

采样检测系统Ⅱ(2)包括采样器Ⅱ(13)、预处理模块Ⅱ(14)、三通阀Ⅱ(15)、BOD检测模块Ⅱ(16)、COD检测模块Ⅱ(17)、排水槽Ⅱ(18)、MCUⅡ(19)、存储模块Ⅱ(20)和无线模块Ⅱ(21)，采样器Ⅱ(13)由MCUⅡ(19)自动控制，采样时间为采样检测系统Ⅰ(1)采样时间后延一个水力停留时间，采样频率也为一个生产周期的三次，采样器的采样位置，当水深大于1m时，采样点应在表层下1/4深度处采样，水深小于或等于1m时，在水深的1/2处。所采水样经预处理模块Ⅱ(14)过滤以滤除大于1μm的颗粒杂质。预处理模块Ⅱ(14)出水口、BOD检测模块Ⅱ(16)进水口和COD检测模块Ⅱ(17)进水口分别与三通阀Ⅱ(15)连通，MCUⅡ(19)控制三通阀Ⅱ(15)的水路通路，水样首先进入BOD检测模块Ⅱ(16)，待进液完毕后，切换三通阀通路，水样再进入COD检测模块Ⅱ(17)，BOD检测模块Ⅱ(16)采用快速BOD在线检测的方法，基于微生物燃料电池基本原理，通过计算一定时间内的电荷量，代入标准曲线推断水样BOD，此方法与国标HJ 505-2009误差小于10％，COD检测模块Ⅱ(17)采用GB11914–89规定的重铬酸钾消解方法和比色法相结合，采用工控机自动加药、恒温加热消解和光电比色，快速连续自动完成COD分析。BOD检测模块Ⅱ(16)出水口和COD检测模块Ⅱ(17)出水口与排水槽Ⅱ(18)连通，分析完成的水样通过排水槽Ⅱ(18)排出系统外，BOD检测模块Ⅱ(16)、COD检测模块Ⅱ(17)通过导线与MCUⅡ(19)相连，将分析完成的BOD值和COD通过串口通讯的方式传输给MCUⅡ(19)，存储模块Ⅱ(20)与MCUⅡ(19)相连，采样时间、BOD值和COD值均保存在存储模块Ⅱ(20)中，无线模块Ⅱ(21)通过GPRS协议进行数据的无线收发，将采样时间、BOD和COD发送至终端系统(3)。

终端系统(3)包括无线模块Ⅲ(22)、存储模块Ⅲ(23)和计算机(24)依次相连，无线模块Ⅲ(22)通过GPRS协议接收采样检测系统Ⅰ(1)、采样检测系统Ⅱ(2)的数据，并将数据保存在存储模块Ⅲ(23)中，计算机(24)读取存储模块Ⅲ(23)的数据，并通过labview实现计算和可视化，计算过程如公式(2)所示，求得一个生产周期的预警系数Z后，若︱Z︱≤t_0.03,n-1，计算机处(24)显示企业存在兑水排污行为。