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在线监测超标异常数据如何应用

作者:邢台在线监测 2020-05-12 10:35  17 浏览量

在线监测超标异常数据主要指环境管理部门污染源自动监控平台产生的相关数据的报警,报警根据平台软件内设定的参数判断和逻辑关系产生,平台数据分析参数设置合理、逻辑关系科学,产生的报警信息可以为环境管理和现场执法提供精准信息,提高工作效率;平台数据分析简单不科学,产生大量报警信息,推送至执法人员现场核实,造成执法资源的严重浪费,工作效率低下。在线监测平台报警数据包括超标数据报警和异常数据报警,异常数据主要包括数据零值、恒值、负值、数据异常大或无数据的情况。


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超标数据

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超标数据主要包括实际排放污染物浓度超标、停产后折算浓度数据超标和在线监测质控、故障形成的数据超标。实际超标是在在线监测设备工作正常情况下,由于工艺工况调整或操作不当,以及治理设施突发性故障形成的排放污染物浓度超过排放限值的情况。实际超标判断时应根据在线监测状态,结合监测的其它参数辅助分析,确定在线监测是否正常运行,同时再结合生产工艺及治理设施工艺判断是生产环节和治理环节的问题。


停产后折算数据超标主要表现在管理部门对污染源停运后是否采用停炉模式,将污染物浓度和排放量强制归零未予以明确,在线监测设备厂家和运维单位不敢擅自开启停炉模式,造成停炉后监测数据在漂移误差允许范围内,折算浓度数据超标的情况。


在线监测设备根据标准要求需要定期进行校准或者质控,标准中未对校准、质控期间数据保持还是实时变化上传给予明确,只是要求对相关数据进行标记,在线监控平台缺少对标记数据的识别和处理功能,造成质控、故障期间上传数据不能保持输出的,形成周期性超标的情况。




异常数据/零值

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在线监控平台数据零值是异常数据中最常见的情况,主要表现在平台数据在一定时间内持续为零值,平台产生数据异常报警信息,一般零值报警针对的是污染物浓度值;污染物浓度零值在废水排放口氨氮浓度、总磷浓度出现的频次较高,在烟气排放口中二氧化硫和颗粒物浓度零值的情况较为多见。零值出现的行业多在污水处理厂出口、水泥行业的窑尾烟气、石灰窑烟气、燃气锅炉烟气、布袋除尘器排放废气监测中出现。


零值产生的主要原因

1.污水处理出口氨氮和总磷零值:

从工艺工况方面分析,一般市政污水处理厂由于受进水污染物浓度低和水量小等因素影响,经生化处理后脱磷除氮效果较好,很多污水厂排放氨氮、总磷数据在0.1mg/L以下,加上各个品牌在线监测设备检测精度等因素影响,很容易造成监测数据低于检出限,显示为零的情况出现。从在线监测设备原理方面分析,污水厂氨氮数据为零的情况相对较多,氨氮测量多采用水杨酸分光度计法和纳氏试剂分光度计法,水杨酸法试剂易受温度、光照等方面因素影响,造成试剂变质,在实际水样中氨氮浓度较低的情况下,造成在线监测设备测量数据出现零值的情况;空气中的氨或者铵盐气溶胶对在线监测设备测量过程中使用的零样形成影响,造成测量数据经常性零值;部分水质在线监测设备泵阀密闭性较差、试剂计量误差较大、测量光源稳定性较差,形成系统测量误差,出现零值的情况。


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城镇生活污水处理厂进水量少,氨氮排放数据出现数据零值的情况较多。

2.烟气在线监测设备监测二氧化硫和颗粒物经常性零值:

从工艺工况上分析,由于烟气治理设施深度治理和超低排放的推进,涉气排放企业脱硫设施在设计建设时处理容量普遍较大,污染源初始浓度普遍有所降低,治理设施正常运行情况下部分行业排放二氧化硫普遍较低甚至为零,同时部分行业脱硝过量逃逸的氨和水溶性盐对监测产生较大影响。从在线监测设备原理上分析,冷干法CEMS在湿法脱硫后受烟气中水分的影响,预处理对SO2的吸附存在10-30mg/m3不等的损失,在高湿低排放浓度的场合,SO2数据为零的情况经常发生,热湿法CEMS由于采样管路及接头处存在加热盲点,SO2监测数据偏低或者零值;稀释法CEMS受稀释气中SO2的浓度不确定因素,对监测数据产生影响,部分时段SO2数据接近于零。安装在布袋除尘器后的颗粒物浓度监测设备,由于布袋除尘器效率较高,同时受流速及颗粒物颜色、采样过程中的吸附等因素影响,监测数据较低甚至为零。从污染源管理角度分析,部分行业不需要对SO2或者颗粒物浓度进行监测,管理部门要求安装在线监测,造成监测数据长期零值(比如天燃气锅炉监测SO2和颗粒物的场合、水泥窑头监测SO2和NOx的场合、部分颗粒物排放无组织改有组织排放后间断性排放的场合等)。




异常数据/恒值

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在线监测平台数据恒值的情况主要表现在平台污染物浓度数据在一定时间段内保持某个数据不变化或者变化较小,烟气排放口多为SO2和颗粒物数据恒值不变化,废水排放口各项污染物均有恒值不变化情况的出现,形成数据恒值的原因主要有数据传输问题、在线监测设备问题、生产工艺工况问题。


1.数据传输问题

在线监测设备数据传输包括数采仪、DAS上位机、PLC等数据采集处理部分,受数据采集处理器件质量和性能差别因素影响,在长期运行中部分器件发生死机情况,死机后监控平台数据恒值无变化;重置复位后可恢复正常运行,多为数采仪和上位机死机的情况。


2.在线监测设备问题

在线监测设备故障报警后无测量数据造成上传至监控平台数据无变化,数据产生恒值报警;此情况多在废水在线监测设备表现较为突出,即水质分析仪发生无水样、无试剂或加热、降温等过程异常时产生报警不进行测量的情况。烟气在线监测设备主要表现在烟气中含水、氨等物质,在线监测预处理配置不适合现场工况,预处理内对待测物质吸附,监测数据长期零值恒值的情况。颗粒物监测设备由于设备选型不能适用于工况,造成监测数据无法反应现场实际排放情况,监测数据零值、超大时,对设备参数进行调整,造成监测数据恒值或波动较小。


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某污水处理厂阶段性排放,每天大约12小时无污水排放,流量监测数据为零,在线设备采集不到水样无测量数据,监控平台数据恒值,恒值超过8小时,平台产生报警,并推送至相关人员。
注:数据来源河北省污染源自动监控系统V3.0


3.生产工艺工况原因

部分行业受生产和管控等因素影响阶段性排放,不排放期间监测污染物数据零值恒值。烟气排放主要表现在铸造行业多为晚上生产,白天停运;部分行业重污染期间停产,监测数据恒值无明显变化等。废水排放口主要表现在长期无废水排放,在线监测设备无法取样测量,上传数据恒值无变化。


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废水排放口长期无排放,流量数据为零或者很小(流量小时潜水泵不足以抽取水样),在线监测设备无法采集水样进行测量,平台数据恒值报警。




无数据、负值、数据超大

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在线监测平台无数据主要表现为部分参数无数据或者全部参数无数据,负值多为污染物折算浓度,数据超大是污染物浓度或者参数数据远远大于逻辑数据的情况,形成不符合实际排放情况的数据,数据超大主要由数据传输中的干扰以及数据解析中的错误等原因造成。


1.无数据多为数据传输环境出现的问题,比如数据传输通讯中断,数采仪欠费、DTU天线断开,网络信号无覆盖等现场端情况,以及在线监控平台服务器故障,平台软件维护或者异常形成无数据的情况。


2.数据负值一般为分析仪仪器零点漂移,数据传输采用数字信号传输的,或者是污染物折算浓度负值,污染物折算浓度负值主要由于停产后氧量大于21%时,污染物浓度未归零,按照过量空气系数计算公式进行计算后数据为负,尤其是在热湿法CEMS上受湿度仪零点漂移的影响,停产后湿度数据不为零,折算系数根据干氧浓度进行计算,干氧数据大于21%的情况时,折算系数为负值。


3.数据超大一般出现在传输信号受到冲击干扰时,接收端接收数据较大,或者PLC、上位机、数采仪及平台接收到异常通讯信息时产生错误代码造成,主要是各部件在异常通讯或者异常数据时,数据处理机制不统一所致。





平台对超标异常数据次数统计的意义



1.平台定期对一定区域内污染源在线监测数据超标、异常次数进行统计分析,从一定程度上可以反应出污染源排放、在线监测设备及运维方面的问题。


2.在线监控平台对超标异常数据次数进行统计,从某些方面反应出各级环境管理部门对污染源在线监测管理上存在的问题。比如部分企业停产后在线监控平台污染物折算浓度经常超标,企业未及时申报,环境管理部门未及时发现并对停产企业进行报停,造成超标次数较多。再如企业每天在监控平台对超标异常情况进行报告处理,且经过基层环境管理部门审核,上级环境管理部门依然通报超标异常情况,并要求再次现场审核,形成重复性的工作,造成执法资源的浪费。


3.在线监控平台对超标异常数据次数进行统计分析,一定程度上反应出在线监控平台存在缺陷和问题。主要表现在监控平台不能对在线监测数据及状态标识进行判断,对监测数据进行标识,尤其是在线监测维护期间形成异常数据,平台推送超标异常报警信息;平台不能对数据有效性进行判别,常见的情况有废水排放口长期无排放,流量数据为零,污染物浓度数据长期恒值无变化,平台每八小时推送一次报警,停产20余天的,产生300余次无用报警信息的情况,统计后单台设备异常次数150余次,形成一些误导管理部门的报告。


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不同监测方法受干扰影响因素各不相同,同时测量同一位置测量数据各不相同,个别地方同一排放口安装有两套CEMS,监测数据差别大时如何处理?





在线监测超标异常数据应用的建议



1.多数行业烟气自动监控系统监测污染物浓度需要进行折算,受大气污染治理管控等因素影响,部分涉气排放企业经常性停限产,期间监测含氧量升高,污染物折算浓度超标,相关标准未明确停炉期间污染物浓度是否进行折算。建议相关管理部门明确停炉期间污染物浓度是否进行折算,以及停炉判断的条件,或环境管理部门对自动监控平台进行调整,对超标异常数据结合数据标记进行综合判断,防止误报警给排污单位、运维单位和基层执法人员形成工作上的不便利。


2.自动监控设备需要周期性的校准、维护,不同品牌的自动监控设备,校准维护期间上传数据的方式不同(恒值标记或实时数据标记),新标准实施后校准维护周期缩短,校准维护期间超标异常数据次数增多。建议环境管理部门明确自动监控系统校准维护期间数据上传的方式,或监控平台结合超标异常数据及标记进行综合判断,避免将维护期间的数据作为报警数据进行推送,对在线监测运行情况统计时将维护报警信息予以剔除,或者结合标准和维护的频次判断维护单位操作是否符合规范。


3.间断性排放废水的场合,自动监控测量时无水样,数据恒值;建议环境管理部门对明确废水自动监控设备工作测量流程(即有排放时采样器采样,采样完成后分析仪测量,无排放时采样器不采样,分析仪不测量,上传数据恒值),或监控平台根据监测污染物数据异常时排放流量是否为零,判断报警信息是否成立,防止出现无流量污染物监测数据报警的情况。


4.建议环境管理部门加大执法力度,厘清自动监控设备运行中的各方的职责,对自动监控设备性能指标不满足要求、以及生产治理设施原因形成的超标异常情况,督促排污单位进行整改;对因自动监控设备质量或者技术缺陷形成的超标异常情况,应明确自动监控设备供应商或设备厂家的责任,定期公布故障率高、设备技术缺陷多的设备厂家和供应商名单,为排污单位选型提供参考;对自动监控运维单位工作不到位形成的超标异常情况,追究自动监控运维单位相关责任。


污染源在线监测设备运行中出现超标、异常数据存在多方面因素,简单的根据超标异常数据的次数多少来判断排污单位或者运维单位工作情况,缺乏严谨性,容易产生误导,影响相关人员的决策,在污染源在线监测系统质量参差不齐、市场竞争激烈,低价中标、运维单位水平和责任心良莠不齐、相关管理制度不完善的情况下,在线监测数据应用时应对数据进行细致、全面、科学的分析后再做结论,便于对排污单位和运维单位的监管,有利于基层执法人员工作的提升。


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