Estação de monitoramento ao ar livre de águas residuais de cultivo de Yiyang, província de Hunan, GNST-SC1000, caso de instalação e depuração do equipamento de monitoramento on-line

Antecedentes e perfil do projeto

1) Antecedentes do Projeto

A cidade de Yiyang, na província de Hunan, é uma importante base de aquicultura na província, e o condado de Taojiang é uma área de demonstração nacional de aquicultura saudável e ecocultura, com uma área de aquicultura de 45.000 acres e uma produção anual total de mais de 15.000 toneladas de produtos aquáticos. As águas residuais de cultivo local são principalmente provenientes da conservação de lagoas, cultivo de fábricas e outros aspectos, contendo suspensos, fósforo total, nitrogênio total, índice de permanganato e outros poluentes característicos, se a emissão direta é fácil afetar o ambiente ecológico das águas circundantes. Para implementar os requisitos do "padrão de emissão de poluentes de águas residuais da aquicultura" (DB43 / 1752-2020) e promover o desenvolvimento do ciclo verde da pesca, uma base de aquicultura em escala no condado de Taojiang, Yiyang, instalou uma estação de monitoramento ao ar livre na saída de emissões de águas residuais e piscinas de purificação ecológica, configurando o equipamento de monitoramento multiparâmetro on-line GNST-SC1000. Este dispositivo tem IP68 alta classe de proteção, forte capacidade de resistência à interferência, alta e baixa temperatura, equipado com um modem GSM / GPRS integrado, suporte a comunicação de múltiplas bandas de frequência, pode alcançar os principais indicadores de suspensão, fósforo total, nitrogênio total, índice de permanganato e outros 24 horas de monitoramento contínuo e transmissão remota de dados, adaptando-se às necessidades de monitoramento de águas residuais de cultivo ao ar livre, grande volatilidade da qualidade da água e complexidade ambiental. Este trabalho de instalação e comissão é liderado pela equipe técnica da Henan Zwezhen Environmental Protection Technology Co., Ltd., o departamento de operação e manutenção da base de cultivo trabalha em conjunto para garantir que o equipamento seja preciso para o processo de tratamento de água residual, garantir que os dados de monitoramento sejam verdadeiros e eficazes, e fornecer suporte a dados para as emissões padrão de água residual e proteção ecológica da água regional.

b) Objetivos principais

Nível teórico: permitir que os participantes compreendam o princípio de teste do instrumento GNST-SC1000, os principais indicadores técnicos e a base de padrões nacionais de vários projetos de teste, para esclarecer os cenários de aplicação de diferentes indicadores de qualidade da água.
Nível prático: assegurar que o pessoal de treinamento tenha conhecimento especializado da auto-inspeção de inicialização do instrumento, calibração de parâmetros, preparação e inspeção de amostras, armazenamento e exportação de dados e outras operações de todo o processo, para concluir independentemente o trabalho de inspeção de indicadores típicos de qualidade da água.
Nível de proteção: dominar os métodos comuns de resolução de problemas do instrumento e os pontos de manutenção diária, prolongar a vida útil do instrumento e garantir a estabilidade e confiabilidade a longo prazo dos dados de detecção.
Nível de aplicação: alcançar a integração profunda da teoria e da prática da pesquisa científica, melhorar a capacidade dos participantes de usar os instrumentos para resolver problemas reais de pesquisa científica e estabelecer as bases para o avanço suave dos projetos de pesquisa de monitoramento ambiental relevantes.
Especificação de instalação: Completar a instalação ao ar livre do dispositivo de monitoramento GNST-SC1000, sistema de amostragem, dispositivo de pré-tratamento, fornecimento de energia e módulo de transmissão GPRS para garantir que a instalação atenda às Especificações técnicas de instalação do sistema de monitoramento on-line de fontes de poluição de água (COD?Cr?, NH?-N, etc.) (HJ 353-2019) e aos requisitos de construção de estações de monitoramento ao ar livre.
A depuração precisa: para a grande flutuação do conteúdo de suspensão de águas residuais de cultivo, a qualidade da água com as características do ciclo de cultivo, concluir a calibração precisa e o teste de desempenho dos principais indicadores como suspensão, fósforo total, nitrogênio total, índice de permanganato e outros, para garantir que os erros de representação, repetibilidade, deriva 24h e outros indicadores sejam atingidos.
Conexão do sistema: assegurar a conexão estável do equipamento GNST-SC1000 com a plataforma de regulamentação da Agência de Agricultura e Rural da cidade de Yiyang e a plataforma de gestão inteligente de pesca da base de cultivo, com base no seu protocolo de comunicação Modbus TCP para realizar o upload de dados de monitoramento em tempo real, a função de alerta precoce anormal responde normalmente e atende aos requisitos de regulamentação de águas residuais de cultivo.
Garantia de longa duração: Formação de um manual de instalação padronizado e manutenção do modelo GNST-SC1000 adaptado ao monitoramento de águas residuais de cultivo ao ar livre, fornecendo suporte técnico para a operação estável e a longo prazo do equipamento em ambientes complexos ao ar livre.

II. Preparação da formação

1) Estrutura organizacional

1. Organizador: Centro de Pesquisa de Ciências Ambientais do Instituto Triangular do Presidente da Universidade de Ciências e Tecnologia Elétricas (Huzhou)

2. Unidade de apoio: Henan Suizen Environmental Protection Technology Co., Ltd.

Instrutor de treinamento: engenheiro técnico do fornecedor (com ampla experiência em depuração e treinamento de instrumentos GNST-900S)

Formadores: 22 membros da equipe de pesquisa científica relacionada com o monitoramento ambiental do Instituto de Pesquisa e técnicos experimentais

2) Preparação antecipada

Preparação do local e do equipamento: selecione o laboratório de padronização do instituto como local de treinamento, organize a mesa de operação com antecedência para garantir que o local seja bem ventilado e a temperatura e a umidade atendam aos requisitos operacionais do instrumento (temperatura 5-40 ° C, umidade relativa ≤ 85% RH). Colocar o GNST-900S host, o resolvedor inteligente multifuncional, o tubo de teste de apoio, o reagente pré-preparado e outros equipamentos no local de acordo com a linha de movimento operacional, concluir a conexão de energia e a auto-inspeção de ligação para garantir que todos os equipamentos estejam em estado de funcionamento normal; Ao mesmo tempo, prepare materiais de consumo práticos como soluções de calibração, amostras de água simuladas, água deionizada e papel de limpeza.
Organização do local: limpeza e instalação de resíduos no local, base de instalação de equipamento plana, reforço com concreto para garantir a instalação ao ar livre; No ponto de monitoramento, construa uma cobertura de proteção contra vento e chuva, reservando a posição de instalação de painéis solares no topo da cobertura de proteção para garantir uma boa ventilação e fácil manutenção do equipamento; Coloque o tubo de proteção da linha de acordo com o caminho do projeto para fazer um tratamento anti-trituração e anti-imersão.
Proteção de segurança: estabelecer sinais de alerta de construção e cercas de proteção para evitar que os operadores agrícolas e o gado toquem o equipamento; Equipar com chapéus de segurança, luvas isolantes, sapatos impermeáveis e outros produtos de proteção; Verifique o desempenho de isolamento das ferramentas de construção, elabore um plano de emergência para as condições climáticas adversas, como chuvas fortes e ventos fortes, e fortaleça a proteção da segurança do uso de eletricidade ao ar livre.

Refinação do programa: a equipe técnica comunica com antecedência com o responsável pela operação e manutenção da base de cultivo, combinando o alto conteúdo de suspensão de resíduos de cultivo, a grande flutuação da qualidade da água com o ciclo de alimentação e as características complexas do ambiente ao ar livre, o programa de depuração de instalação de refinamento específico, concentrando-se no método de fixação ao ar livre do anfitrião GNST-SC1000, a seleção de precisão da filtração do dispositivo de pré-tratamento (adaptado à filtração de suspensão), os parâmetros de configuração do módulo de energia solar, os parâmetros de acoplamento dos dados e da plataforma de regulamentação da administração rural da agricultura municipal, para garantir que o programa atenda às necessidades operacionais reais da base de cultivo.

III. Instalação do processo de implementação

A implementação da instalação segue estritamente o padrão HJ 353-2019 e as especificações de instalação do equipamento, de acordo com o processo de "instalação do equipamento principal → conexão da linha de tubulação → depuração da integração do sistema", os passos específicos são os seguintes:

1) Instalação de equipamentos básicos

1. instalação do anfitrião: fixar o anfitrião GNST-SC1000 no suporte especial do abrigo de proteção contra vento e chuva ao ar livre, o suporte é ligado com parafuso de expansão à base de concreto para garantir o nível do corpo e a boa ventilação, a distância da linha reta da abertura da amostra não excede 5m (reduzir a perda de tubulação); A interface do host está orientada para o lado interno e é selada com vedações anticorrosivas específicas para evitar que a chuva, a umidade e os gases corrosivos no ambiente de cultivo afetem o funcionamento do equipamento.

Instalação do sistema de amostragem: de acordo com o HJ 353-2019 e as normas de emissão de poluentes das águas residuais da aquicultura (DB43 / 1752-2020), a sonda de amostragem deve ser instalada na área principal da saída das águas residuais e da saída da piscina de depuração ecológica para garantir que a sonda esteja imersa e evite os ângulos mortos da corrente de água; O tubo de amostragem usa mangueira de tetrafluoroetileno resistente à corrosão, a inclinação da colocação do tubo não é inferior a 1%, para evitar a formação de curva de água acumulada; Instalar o dispositivo de filtragem frontal de alto fluxo (diámetro de 8 μm), direcionado para resolver o problema de bloqueio de suspensão de resíduos de cultivo, o dispositivo de filtragem é equipado com a função de lavagem automática, configurar a lavagem diária 3 vezes, o tempo de cada lavagem é de 30s para facilitar a manutenção diária e a limpeza.

3. instalação do sistema de abastecimento de energia: Adotando o modo de abastecimento de energia dupla "Solar + City Power Reserve", instalar painéis solares no topo da barraca de proteção para garantir que a iluminação seja suficiente e sem obstrução, o módulo solar está conectado à bateria de armazenamento de energia e configura o controlador de carga e descarga; Ao mesmo tempo, acessar a eletricidade municipal como fonte de energia de reserva, instalar uma fonte de energia específica de regulação de tensão e dispositivos de proteção contra vazamentos para garantir a estabilidade da tensão de fornecimento de energia e adaptar-se ao ambiente exterior sem eletricidade municipal estável; A linha de alimentação usa uma caixa anticorrosiva impermeável para fazer um bom tratamento de terra para garantir a segurança do uso de eletricidade.
Instalação do módulo de transmissão: conecte o módulo de transmissão GPRS à interface de dados do anfitrião GNST-SC1000 para fixar a área de bom sinal dentro da barraca de proteção; Inserir o cartão SIM da IoT, testar a força do sinal (garantir ≥ 3 quadros), completar a adaptação de rede dupla com a plataforma de gerenciamento de pesca inteligente da base de cultivo e a plataforma de regulamentação da administração rural da agricultura da cidade de Yiyang através do protocolo Modbus TCP do dispositivo, configurar a frequência de upload de dados (2h / vez) e os parâmetros de comunicação, obter o número MN necessário para conectar a rede e outras informações críticas.

b) Conexão de Tubos e Linhas

Conexão da tubulação: conectar a sonda de amostragem → dispositivo de filtro frontal → entrada da amostra do anfitrião, a interface da tubulação usa selagem anticorrosiva do cartão, após a conexão para o teste de pressão (sem vazamento sob pressão de 0,1 MPa); Instalar tubulação de lavagem e tubulação de reciclagem de resíduos, a tubulação de lavagem conecta o anfitrião à sonda de amostragem para garantir que o dispositivo de filtragem seja regularmente lavado automaticamente; Os tubos de reciclagem de resíduos são conectados ao sistema de coleta de águas residuais da base de cultivo para evitar a poluição secundária.

2. Conexão de linha: de acordo com as instruções do equipamento para conectar a linha do host com a bomba de amostragem, o dispositivo de pré-tratamento, o sistema de alimentação, o módulo de transmissão; Todas as linhas usam revestimentos impermeáveis contra corrosão, a interface do revestimento é bem selada, a linha vai para evitar áreas de operação de cultivo e áreas de abaixo; Identificação em ambas as extremidades da linha para facilitar a manutenção subsequente.

Tratamento de terra e proteção contra raios: a carcaça do equipamento, a cobertura de proteção e o sistema de abastecimento de energia devem ser tratados com terra, a resistência à terra ≤ 4Ω para evitar interferências eletromagnéticas ao ar livre e danos ao equipamento por raios; O dispositivo de proteção contra raios é instalado no topo da cobertura e conectado de forma confiável ao sistema de aterramento para garantir que o equipamento esteja dentro da faixa de proteção contra raios.

IV. Linho central de depuração

O trabalho de comissionamento segue estritamente o padrão HJ 354-2019 e os requisitos do "padrão de emissão de poluentes de águas residuais da aquicultura" (DB43 / 1752-2020), combinando as características da qualidade das águas residuais da aquicultura e as necessidades de monitoramento ao ar livre, o submódulo realiza a comissionamento dos indicadores principais para garantir o desempenho do equipamento:

Inicialização e depuração do sistema: iniciar o equipamento GNST-SC1000, concluir a auto-inspeção de inicialização, verificar o estado operacional do host, sistema de amostragem, dispositivo de pré-processamento, módulo de alimentação e transmissão; Configure os parâmetros básicos na interface de configuração do sistema, incluindo os indicadores de detecção, o ciclo de detecção (definido em 2h/vez), a frequência de carregamento de dados e o limiar de alarme (refere-se à definição padrão de nível I das Normas de Emissão de Poluentes de Resíduos da Aquacultura (DB43/1752-2020)).

Calibração precisa: para o alto conteúdo de suspensão de água residual de cultivo e as características de grande flutuação da qualidade da água, o uso de métodos de calibração de três pontos para cada indicador principal é calibrado separadamente, depois de usar o canal de teste de limpeza de água deionizada 3 vezes, adicione a solução em branco, a solução de calibração padrão de baixa concentração, a solução de calibração padrão de alta concentração e mantenha os parâmetros de calibração após a leitura estável; Após a conclusão da calibração para a validação, usando a concentração média de teste de solução padrão, o erro de indicação deve atender aos requisitos de ≤ ± 10%. Entre eles, a calibração do fósforo total e do nitrogênio total precisa concluir com antecedência a depuração dos parâmetros do módulo de dissolução para garantir o controle preciso da temperatura de dissolução (fósforo total 120 ° C, nitrogênio total 125 ° C) e do tempo de dissolução (ambos 30 minutos); A calibração do indicador de suspensão requer a depuração sincronizada do módulo de detecção óptica para garantir que a capacidade anti-interferência seja atingida.

Teste de desempenho de depuração: realização de testes de operação contínua de 72h (em conformidade com os requisitos de depuração de equipamentos de monitoramento online ao ar livre), monitoramento de três pontos de concentração na escala de detecção de 20%, 50% e 80%, deriva de 24h ≤ ± 5% F.S.; Repetir o teste 6 vezes por ponto de concentração, repetibilidade ≤ 5%; Teste comparativo de amostras reais de águas residuais da base de cultivo, o valor de medição do equipamento e o erro relativo do valor de medição do método padrão de laboratório ≤ ± 15%, para garantir a precisão dos dados. Ao mesmo tempo, teste a estabilidade do fornecimento de energia solar para garantir que o equipamento funcione corretamente sob chuvas contínuas.
4. depuração de ligação do sistema: teste de amostragem automática, pré-processamento, detecção, carregamento de dados e desempenho de ligação de todo o processo; Simular suspensão, excedendo a concentração total de fósforo cenário, verificar a resposta sincronizada do alarme local do equipamento e da função de alarme da plataforma, exigindo que a plataforma de gestão de pesca inteligente da base de cultivo e a plataforma de regulação da administração rural da agricultura municipal recebam informações de alarme dentro de 5 minutos; Teste a estabilidade da transmissão GPRS para garantir uma taxa de upload de dados de ≥99%.

Introdução técnica: o técnico do fornecedor realiza uma introdução técnica específica do equipamento GNST-SC1000 para o pessoal de operação e manutenção da base de cultivo, concentrando-se nos pontos de manutenção diária do equipamento para as águas residuais de cultivo e ambientes ao ar livre (como ajuste do ciclo de lavagem do dispositivo de filtro frontal, limpeza da barraca de proteção ao ar livre, manutenção de painéis solares, medidas de isolamento do equipamento climático de baixa temperatura), interpretação de dados e métodos comuns de resolução de problemas para garantir que o pessoal de operação e manutenção tenha capacidade operacional independente.

V. Recepção e Entrega

Conteúdo de aceitação: a base de cultivo, fornecedores, órgãos de teste ambiental de terceiros formam uma equipe de aceitação, de acordo com o programa de instalação e comissão e os padrões relevantes, a instalação de equipamentos de aceitação, a estabilidade de operação contínua de 72h, o desempenho de detecção de indicadores principais (erro de valor, repetitividade, deriva), a precisão do upload de dados e a eficácia da função de alarme, sincronizar a verificação do equipamento com a plataforma de supervisão da administração rural da agricultura municipal, para garantir que os requisitos de aceitação das instalações de monitoramento de águas residuais de cultivo ao ar livre sejam cumpridos.

Entrega de dados: após a aceitação qualificada, o fornecedor entrega à base de cultivo um relatório de instalação e comissão, instruções do equipamento, registros de calibração, relatórios de teste de operação de 72 horas, documentos de garantia de qualidade e manuais de operação adaptados ao monitoramento de águas residuais de cultivo ao ar livre (incluindo pontos de manutenção específicos, métodos comuns de resolução de problemas) e outros conjuntos completos de dados, conforme solicitado, para concluir o registro de dados de aceitação.

Eficiência do Projeto

Estabilidade do funcionamento do equipamento: o equipamento de monitoramento GNST-SC1000 após a instalação e comissão, alcança uma operação estável no ambiente complexo ao ar livre de Yiyang (alta temperatura, chuva, vento forte) e flutuações na qualidade das águas residuais de cultivo, a taxa de carregamento contínuo de dados de monitoramento de indicadores principais ≥99,5%, a taxa de falha do equipamento é inferior a 1%, adaptando-se às necessidades de monitoramento de águas residuais de cultivo ao ar livre.

Garantia de conformidade ambiental: o equipamento realiza o monitoramento contínuo de 24 horas dos indicadores principais das águas residuais de cultivo, os dados se conectam em tempo real com a plataforma de gestão inteligente da pesca da base de cultivo e a plataforma de regulamentação da administração rural da agricultura da cidade de Yiyang, evitando efetivamente o risco de excesso ambiental; Através de alerta precoce anormal de dados, detecção antecipada e eliminação de dois problemas de flutuação do processo de purificação de águas residuais, para garantir a estabilidade da qualidade da água de saída em conformidade com a norma de nível de emissão de poluentes de águas residuais da aquicultura (DB43 / 1752-2020), fornecendo uma forte garantia para a proteção ecológica da água regional.

Especificações de gerenciamento operacional: com base nas características do equipamento GNST-SC1000 e nas necessidades de monitoramento de águas residuais de cultivo ao ar livre, estabeleceu um sistema de registro de uso de instrumentos, calibração regular (1 vez por mês) e sistema de manutenção, definiu os requisitos de inspeção diária de equipamentos ao ar livre contra vento, chuva e raios, o pessoal operacional claramente compreende a responsabilidade de gerenciamento de equipamentos, reduzindo efetivamente a incidência de falhas do instrumento e prolongando a vida útil do equipamento.

Apoio à otimização do processo: com base nos dados de monitoramento contínuo do equipamento, o departamento de operações e manutenção da base de cultivo analisa os diferentes ciclos de cultivo e as mudanças na qualidade das águas residuais sob diferentes quantidades de alimentação, para ajustar os parâmetros do processo da piscina de limpeza ecológica e otimizar o programa de alimentação para fornecer suporte a dados, para melhorar a eficiência do tratamento de águas residuais e reduzir os custos de tratamento de águas residuais em cerca de 7%.

Resumo da experiência e perspectivas

a) Resumo da experiência

A adaptação do cenário é a chave: esta instalação e comissão combinam totalmente o alto conteúdo de suspensão de águas residuais de cultivo Yiyang, a grande volatilidade da qualidade da água e as características complexas do ambiente exterior, otimizando o programa de pré-tratamento de amostragem, as medidas de proteção ao ar livre do equipamento e o modo de alimentação dupla, escolhendo acessórios adaptados à corrosão, à prova de vento e à prova de raios para garantir a adaptação precisa do equipamento ao cenário de monitoramento de águas residuais de cultivo ao ar livre, estabelecendo a base para a precisão dos dados.

A sinergia das empresas governamentais é garantir: a sinergia eficiente entre a base de cultivo e os fornecedores de instrumentos garante que o programa de instalação e colocação em serviço se adapte às condições reais de cultivo da base, ao mesmo tempo que cumpre estritamente os requisitos regulamentares da porta local para garantir o progresso suave do registro de rede de equipamentos; O estabelecimento de mecanismos de apoio técnico subsequente fornece uma forte garantia para resolver problemas complexos em operações ao ar livre a longo prazo (como resposta climática, interferência de detecção de águas residuais de alta concentração).

2) Perspectivas futuras

A base de cultivo subsequente irá melhorar ainda mais a capacidade de monitoramento de águas residuais de cultivo com base nos resultados da instalação e comissão: em primeiro lugar, ampliar o escopo de instalação do equipamento GNST-SC1000, adicionar pontos de monitoramento em todos os esgotos de lagoas de cultivo para alcançar o monitoramento da qualidade da água de todo o processo de águas residuais de cultivo; Em segundo lugar, com base nas vantagens da transmissão de dados do equipamento, aprofundar a análise de dados de monitoramento e do processo de cultivo, combinando os requisitos piloto de desenvolvimento do ciclo verde da pesca da cidade de Yiyang para melhorar o nível de controle de cultivo inteligente; Terceiro, aprofundar continuamente a cooperação com os fornecedores, acompanhar a dinâmica de atualização tecnológica do equipamento em tempo útil, combinando as novas regras de proteção ambiental e otimizar o programa de monitoramento para fornecer um apoio mais forte ao desenvolvimento sustentável verde da pesca Yiyang.