電導率監測對排水管理的應用與局限—智慧排水之亂彈(126)
小編按:電導率在線監測在排水管網管理中到底有啥用?我們一定要實事求是地去開展,明確其價值及局限,既不能保守否定拒絕,也不能盲目擴大價值。且看清環小伙伴們的經驗積累,供大家參考。
通過電導率指標的連續穩定監測,可以定性反映管道中的水質情況,特別是反映水質突變。一般而言,正常生活污水的電導率較高,在1000-2000μs/cm之間,雨水徑流電導率相對較低,一般位于100~500μs/cm之間。以上圖為例,旱天 (藍色方框)內電導率數值穩定在800μs/cm左右,低于正常污水范圍,說明該管道可能存在外水入侵的情況。紅框為降雨時的電導率數值,電導率在降雨后顯著降低,說明該污水管上游存在雨水入流。在降雨結束后2日內,電導率數值緩緩回升。可見,電導率在線監測能夠直觀地呈現污水管道水質的動態變化過程,反映趨勢變化。
對于工業園區等需要重點監控排污水質的區域,利用電導率指標性價比高、清淤維護需求相對低、穩定在線、對水質突變敏感的特征,可用于監管和識別超標污水排放事件,追溯超標污水排放源頭。下圖為某排水地塊的電導率在線監測數據,正常時段該電導率數值穩定在2000μs/cm左右,屬于正常范圍。而在紅框范圍內,電導率指標顯著突變,峰值達到上萬,表明該地塊上游有高濃度的污水排入,可能發生了超標污水排放事件。電導率在線監測結合預警報警系統,可對重點地塊和排水戶的出水水質進行實時監控,發現異常時立即報警,提醒相關運營管理人員及時排查與問責處理。
通過電導率指標的分區在線監測,還可以判斷各片區的雨污混接情況,評估雨污分流改造效果。下圖展示了3個不同類型片區的末端污水管出水監測,其中施工區存在雨污混接情況,且因降雨沖刷施工路面帶來較大的污染負荷,使得降雨初期電導率升高,在降雨過程中逐漸下降,存在初雨效應。商業區同樣監測到雨污混接情況,但不存在初雨效應,電導率在降雨過程中下降,降雨結束后逐漸恢復。第三組數據顯示的是已經完成雨污分流改造的新小區,可以看到電導率指標在降雨過程中未有明顯變化,說明改造效果較好。
電導率可以實現穩定在線監測,并能夠反映水質變化趨勢,但應注意其結果主要用于定性分析。如在上述案例中,電導率監測能夠通過水質突變反映出超標偷排或雨污混接事件,但無法進一步測算超標排放水量或雨水混接水量,無法進一步評估其定量影響程度,定量分析仍需要同步進行流量監測。
另一方面,電導率指標直接反映的是導電性,屬于非線性指標,且該指標與水中的多種離子濃度及其導電率相關(下圖為簡化公式),因此不能對該指標進行直接的污染負荷分析或物理守恒分析,也不能直接用于上下游不同點位之間的關聯定量分析,僅可用于同一點位或污水組分構成相似的不同點位、在不同時間段的變化趨勢分析。
電導率指標能夠反映管網中雨污水的水質整體情況,或者說導電離子的變化情況,但不能簡單認為該指標可以代替其他水質指標(如有機物或氮磷等)。某項目中,我們在75處不同管段采集了200多組污水水樣,化驗并分析了電導率、COD和TN指標之間的相關性分析。結果表明,在該區域,整體上電導率與COD或TN的相關性不強,相關系數在0.5左右。而對于單個管段而言,指標之間的相關性取決于水中的組分是否相對穩定。對于污染物組分相對穩定的點位(如63號點位),可以看到3個指標從凌晨到晚上的變化趨勢較為一致,而對于污染物組分不穩定的點位(如38號點位),3個指標的變化情況則完全不同。因此,電導率與其他水質指標是否具有相關性,能否通過電導率直接推算其他指標這一問題沒有普適性的結論,指標之間也不存在統一的轉化公式。如果項目關注有機物或氮磷等污染情況,仍需要單獨進行數據采集。所以,在污染物組分通常不穩定的排水管網中,要建立這種所謂使用簡單信號計算復雜數據的軟測量方法,一定要充分考慮方法的有效性和匹配性,已經是否在原理層面站得住腳,不能拿個別點的規律推廣到其他區域。
綜上所述,電導率可以在排水管道中實現較為穩定的在線監測,能夠定性反映水質變化趨勢、識別水質規律突變,但不能支持深入的量化分析,且不能直接代表有機物或氮磷等其他指標的情況。在應用過程中,應結合實際需求選擇相匹配的指標組合方式,既不否認,也不夸大電導率在線監測的價值。【實事求是!】