2022年實(shí)用技術(shù) | 聚光科技——基于活體熒光藻分類(lèi)的水華預(yù)警技術(shù)

　　生態(tài)環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù)和示范工程是我會(huì)面向所有環(huán)保企事業(yè)單位的免費(fèi)年度技術(shù)推廣服務(wù)，從1991年至今，我們已累計(jì)推廣先進(jìn)技術(shù)和工程4200多項(xiàng)。為便于相關(guān)方使用《2022年生態(tài)環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù)和示范工程名錄》(詳見(jiàn)關(guān)于發(fā)布《2022年生態(tài)環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù)和示范工程名錄》的公告)，我會(huì)編制了入選技術(shù)和工程的簡(jiǎn)介，陸續(xù)在我會(huì)官微和公布。簡(jiǎn)介內(nèi)容均由入選項(xiàng)目的申報(bào)單位提供。
 

　　生態(tài)環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù)
 

　　2022-46
 

　　技術(shù)名稱(chēng)
 

　　聚光科技——基于活體熒光藻分類(lèi)的水華預(yù)警技術(shù)
 

　　推薦單位
 

　　浙江省環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)
 

　　申報(bào)單位
 

　　聚光科技(杭州)股份有限公司
 

　　適用范圍
 

　　應(yīng)用于河流、湖泊的水質(zhì)監(jiān)測(cè)。
 

　　技術(shù)簡(jiǎn)介
 

　　1、技術(shù)原理
 

　　基于活體熒光藻分類(lèi)的水華預(yù)警系統(tǒng)由水華預(yù)警平臺(tái)、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、應(yīng)急監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成。其中水華預(yù)警平臺(tái)的工作原理是利用近1個(gè)月的歷史數(shù)據(jù)帶入到大數(shù)據(jù)模型，綜合各類(lèi)數(shù)據(jù)的情況，對(duì)未來(lái)一周營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度、藻密度等數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)設(shè)置閾值對(duì)水華情況進(jìn)行預(yù)警。在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包含CODMn、TP、TN、NH3N、常規(guī)五參數(shù)和藻分類(lèi)，其中CODMn、TP、TN、NH3N均采用基于順序注射技術(shù)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(dǎo)率采用兩電極法，藻分類(lèi)的原理是利用不同門(mén)藻類(lèi)的熒光光譜差異性，實(shí)現(xiàn)藻分類(lèi)；應(yīng)急監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由浮船搭載藻分類(lèi)、五參數(shù)等秒級(jí)出數(shù)儀表進(jìn)行大范圍的巡視。
 

　　2、工藝路線(xiàn)
 

　　該系統(tǒng)包含平臺(tái)端、數(shù)據(jù)傳輸端和數(shù)據(jù)端，平臺(tái)端由水華預(yù)警平臺(tái)組成，數(shù)據(jù)傳輸端包含移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)及其設(shè)備，數(shù)據(jù)端由搭載監(jiān)測(cè)儀器的浮船、無(wú)人船等組成。首先數(shù)據(jù)端對(duì)被監(jiān)測(cè)區(qū)域的營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)(CODMn、TP、TN、NH3N)和五參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，活體熒光藻分類(lèi)設(shè)備根據(jù)深度做出藻分類(lèi)的剖面數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸端實(shí)時(shí)上傳到平臺(tái)端，平臺(tái)根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，給出水質(zhì)達(dá)標(biāo)情況，水華風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以及水華日歷，當(dāng)出現(xiàn)水華風(fēng)險(xiǎn)的情況能夠生成事件，給出水華治理建議，如：藻類(lèi)打撈。在應(yīng)急響應(yīng)時(shí)，針對(duì)重點(diǎn)區(qū)域，使用無(wú)人船擴(kuò)大測(cè)量范圍，豐富測(cè)量數(shù)據(jù)，使結(jié)果更加準(zhǔn)確。
 

 

　　基于藻分類(lèi)的水華預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要解決了客戶(hù)四大問(wèn)題：(1)水華前期的準(zhǔn)確預(yù)警預(yù)報(bào)；(2)綜合分析CODMn、TP、TN、NH3N、溶解氧、濁度、pH、電導(dǎo)率、溫度、藻分類(lèi)數(shù)據(jù)；(3)準(zhǔn)確識(shí)別將要爆發(fā)水華的類(lèi)型；(4)水質(zhì)達(dá)標(biāo)管控。
 

　　水華的準(zhǔn)確預(yù)警，為治理提供較為可靠的原因分析，在水華造成嚴(yán)重影響前治理，挽回部分損失；水華爆發(fā)后根據(jù)水華的種類(lèi)選擇不同的應(yīng)對(duì)手段，如藍(lán)藻水華，可能會(huì)造成藻毒素超標(biāo)，需要切換飲用水源地。
 

　　4、研發(fā)背景
 

　　國(guó)內(nèi)大部分地區(qū)水體呈現(xiàn)不同程度的富營(yíng)養(yǎng)化，夏季氣溫升高水華問(wèn)題隨之而來(lái)，生態(tài)環(huán)境部多次出臺(tái)加強(qiáng)水華防控工作的指導(dǎo)書(shū)。
 

　　5、技術(shù)特點(diǎn)
 

　　(1)利用太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)電，無(wú)需額外接入電源；浮船站點(diǎn)采用走入式設(shè)計(jì)，后期維護(hù)更加方便快捷；
 

　　(2)營(yíng)養(yǎng)鹽因子監(jiān)測(cè)采用國(guó)標(biāo)方法；應(yīng)用藻類(lèi)剖面監(jiān)測(cè)技術(shù)，藻類(lèi)遷徙時(shí)測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，垂向分布均勻；
 

　　(3)分類(lèi)溫度補(bǔ)償技術(shù)，監(jiān)測(cè)結(jié)果更準(zhǔn)確；
 

　　(4)優(yōu)化光譜算法，區(qū)分硅藻和甲藻；
 

　　(5) “動(dòng)靜”結(jié)合的解決方案，布設(shè)無(wú)人船監(jiān)測(cè)，全面掌握水質(zhì)分布情況。
 

　　典型應(yīng)用案例
 

　　1、案例名稱(chēng)
 

　　廣西壯族自治區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站水華預(yù)警系統(tǒng)+地表水環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)+在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采購(gòu)項(xiàng)目
 

　　2、案例簡(jiǎn)介
 

　　該項(xiàng)目通過(guò)水華預(yù)警平臺(tái)、地表水環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)，對(duì)廣西壯族自治區(qū)十多個(gè)市縣的河湖水華進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警，最終實(shí)現(xiàn)水環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)及河湖生態(tài)平衡的目標(biāo)。在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括10套浮船式水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站、28套小型水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，監(jiān)測(cè)水中CODMn、TP、TN、NH3N以及常規(guī)五參數(shù)和藻分類(lèi)等參數(shù)，項(xiàng)目規(guī)模達(dá)到2518萬(wàn)元。
 

　　3、達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)或性能要求
 

　　符合《水污染物排放總量監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》、《地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T91-2002)、《水質(zhì)河流采樣技術(shù)指導(dǎo)》(HJ/T52-1999)等標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、預(yù)警預(yù)判，配合污染防治手段，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)達(dá)到Ⅰ類(lèi)-Ⅱ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)要求。
 

　　4、業(yè)主單位
 

　　廣西壯族自治區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站
 

　　5、投運(yùn)時(shí)間
 

　　2019年10月
 

　　6、主要工藝參數(shù)
 

　　水華預(yù)警平臺(tái)：
 

　　提前預(yù)警水華信息；測(cè)算影響藻類(lèi)生長(zhǎng)的重要指標(biāo)控制閾值；評(píng)價(jià)水體周期內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài);記錄水華真實(shí)發(fā)生和預(yù)測(cè)發(fā)生的日期；總結(jié)目標(biāo)水體中不同藻類(lèi)生長(zhǎng)狀況、水華風(fēng)險(xiǎn)和水質(zhì)變化情況、給予針對(duì)性的本地化水華防控建議。
 

　　小型水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站：
 

　　五參數(shù)儀1臺(tái)、高錳酸鹽指數(shù)分析儀1臺(tái)、氨氮分析儀1臺(tái)、總磷分析儀1臺(tái)、總氮分析儀1臺(tái)、系統(tǒng)集成1套， 10個(gè)月運(yùn)維服務(wù)，戶(hù)外一體化站房1個(gè)(4.7平方米)、空調(diào)1套、環(huán)境監(jiān)控設(shè)施1套、線(xiàn)纜、數(shù)據(jù)線(xiàn)等。
 

　　浮船式水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站：
 

　　五參數(shù)儀1臺(tái)、高錳酸鹽指數(shù)分析儀1臺(tái)、氨氮分析儀1臺(tái)、總磷分析儀1臺(tái)、總氮分析儀1臺(tái)、葉綠素a 1臺(tái)、藻密度1臺(tái)、系統(tǒng)集成1套，一年運(yùn)維服務(wù)，浮船平臺(tái)1套、環(huán)境監(jiān)控設(shè)施1套、線(xiàn)纜、數(shù)據(jù)線(xiàn)一批。
 

　　7、運(yùn)行情況
 

　　目前系統(tǒng)正常運(yùn)行，監(jiān)測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)24小時(shí)實(shí)時(shí)上傳平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，有效為污染防治提供科技支撐。項(xiàng)目人員24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，第一時(shí)間發(fā)布管控指令。
 

　　8、設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)
 

 

　　截至目前累計(jì)各水站均發(fā)送43期周報(bào)，10期月報(bào)。本項(xiàng)目共發(fā)送38份第三方比對(duì)監(jiān)測(cè)報(bào)告。
 

　　10、技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的碳減排效果
 

　　常規(guī)九參數(shù)水站試劑用量3.3升、廢液量為48升/月(每天6組數(shù)據(jù))，為同類(lèi)產(chǎn)品的1/10~1/5，極大地降低了運(yùn)維費(fèi)用。岸邊小型站以采用低功耗產(chǎn)品、優(yōu)化產(chǎn)品工作時(shí)間、減低系統(tǒng)待機(jī)功耗等方式，在原有33kWh的功耗上降低了13kWh。浮船采用風(fēng)光互補(bǔ)的發(fā)電系統(tǒng)，同時(shí)結(jié)合浮船的優(yōu)勢(shì)，采用循環(huán)水冷空調(diào)和低功耗采配水系統(tǒng)，系統(tǒng)能耗僅為14kWh，全部為風(fēng)光互補(bǔ)供電。
 

　　歡迎生態(tài)環(huán)保企事業(yè)單位積極參與生態(tài)環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù)和示范工程推廣工作，相關(guān)要求詳見(jiàn)我會(huì)“實(shí)用技術(shù)示范工程”欄目。如您對(duì)歷年入選《生態(tài)環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù)和示范工程名錄》《環(huán)境技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)》、生態(tài)環(huán)境部《國(guó)家先進(jìn)污染防治技術(shù)目錄》等更多先進(jìn)技術(shù)成果感興趣，可在我會(huì)首頁(yè)查詢(xún)中心“先進(jìn)技術(shù)案例”欄目查詢(xún)。