水污染源在线监测系统:HJ 354/355/356-2019 的验收、运行与数据有效性三条线
以 HJ 354-2019(验收)、HJ 355-2019(运行)、HJ 356-2019(数据有效性判别)三份 2019-12-24 发布、2020-03-24 实施的发布稿为唯一锚点,逐条还原七条验收前置条件(设备运转率与数据传输率均大于 90%)、站房 15 m²/2.8 m/50 m/5 kW 四条硬指标、表 2 的 24 h 漂移 ±10% F.S. 与各因子比对限值、运行期的 24 h/168 h 质控周期与 90% 有效数据率,以及 HJ 356 第 6~8 章的无效数据判据、75% 统计样本量下限与 30 个有效日排放量最大值替代规则,并点明总磷低浓度段两份标准判据不一致这一实测差异。
一、四份标准各自管一段,别混用
2019 年 12 月 24 日,生态环境部一次性批准发布了十一项国家环境保护标准,其中四份构成水污染源在线监测的完整闭环:HJ 353-2019 安装、HJ 354-2019 验收、HJ 355-2019 运行、HJ 356-2019 数据有效性判别,均自 2020 年 3 月 24 日起实施,分别代替 HJ/T 353/354/355/356-2007 四项试行规范,且均为第一次修订。HJ 355 的适用范围写得非常明确:适用于通过 HJ 354 验收的系统;HJ 356 则规定数据有效性判别的流程、指标、方法、有效均值计算与无效数据处理。四份标准的起草单位并不相同(HJ 354 为中国环境监测总站、河北省与湖南省生态环境监测中心;HJ 355 为中国环境监测总站、江西省环境监测中心站;HJ 356 为中国环境监测总站、湖北省环境监测中心站、中国环境科学研究院),条文口径出现细微差异并不意外,下文第四节点出了一处实测差异。
二、验收:先过条件关,再过指标关
2.1 七条验收前置条件(HJ 354-2019 第 4.1 条)
- 已依据 HJ 353 完成安装、调试与试运行,各指标符合 HJ 353-2019 表 3 的要求,并提交运行调试报告与试运行报告;
- 提供流量计、标准计量堰(槽)的检定证书,以及在线监测仪器符合 HJ 353-2019 表 1 技术要求的证明材料;
- 基础通信网络与协议符合 HJ 212,提供自检报告和环境保护主管部门出具的联网证明;
- 水质自动采样单元已稳定运行一个月,可采集瞬时水样与有代表性的混合水样,可留样并报警;
- 数据控制单元已稳定运行一个月,期间设备运转率大于 90%、数据传输率大于 90%(按 4.1.7 两个公式计算);
- 验收过程供电不间断。
2.2 站房与采样的硬指标
5.3 条对监测站房给出了可量化的下限:新建站房面积不小于 15 m²、高度不低于 2.8 m,站房与采样点距离不大于 50 m,电力负荷不小于 5 kW并配置稳压电源,密闭、装冷暖空调(空调须来电自启动)与排风扇,站房内、采样口等区域应有视频监控。5.4 条对水质自动采样单元要求:具备混合水样人工比对采样口,管路为明管并标注水流方向,管材采用 PVC、PPR 等不影响分析结果的硬管,采样口设在标准化计量堰(槽)取水口头部的流路中央且采水口朝向与水流一致;测量合流排水时应在合流后充分混合的场所采水。
2.3 仪器性能验收指标(表 2)
- 24 h 漂移(80% 工作量程上限值):CODCr/TOC、氨氮、总磷、总氮水质自动分析仪均为 ±10% F.S.;pH 水质自动分析仪为 ±0.5;
- 准确度:CODCr/TOC 有证标准溶液浓度小于 30 mg/L 时 ±5 mg/L,大于等于 30 mg/L 时 ±10%;氨氮小于 2 mg/L 时 ±0.3 mg/L,大于等于 2 mg/L 时 ±10%;总磷小于 0.4 mg/L 时 ±0.06 mg/L,大于等于 0.4 mg/L 时 ±10%;总氮小于 2 mg/L 时 ±0.3 mg/L,大于等于 2 mg/L 时 ±10%;pH 为 ±0.5;
- 实际水样比对:CODCr 小于 30 mg/L 时 ±5 mg/L(用浓度 20~25 mg/L 的标准样品替代实际水样测试),30~60 mg/L 时 ±30%,60~100 mg/L 时 ±20%,大于等于 100 mg/L 时 ±15%;氨氮小于 2 mg/L 时 ±0.3 mg/L(用 1.5 mg/L 有证标准样品替代),大于等于 2 mg/L 时 ±15%;总磷小于 0.4 mg/L 时 ±0.06 mg/L(用 0.3 mg/L 有证标准样品替代),大于等于 0.4 mg/L 时 ±15%;总氮小于 2 mg/L 时 ±0.3 mg/L,大于等于 2 mg/L 时 ±15%;pH ±0.5;
- 超声波明渠流量计:液位比对误差 12 mm、流量比对误差 ±10%(计时 10 min 的累积流量);水质自动采样器:采样量误差 ±10%、温度控制误差 ±2 ℃。
需要提醒的是,6.3.1 条用于液位比对的便携式明渠流量计比对装置要求液位测量精度小于等于 0.1 mm,而 HJ 355-2019 8.4.2.2 条运行期的现场比对只要求小于等于 1 mm——同一指标验收严、运行宽,采购与运维选型时应分别核对。
三、运行:量程、采样频次与质控周期
HJ 355-2019 5.1.1 条是一条极易被忽略但牵动全局的规定:在线监测仪器量程上限应设置为现场执行的污染物排放标准限值的 2~3 倍;实际排放浓度超出量程设置要求时应按 9.7 条转人工监测。5.2.2 条要求对参数设定修改设定操作权限,修改前后参数须纸质或电子记录并保存,同时在仪器运行日志中留下不可更改的记录,至少保存 1 年。
采样方式按仪器类型分两类(6.1 条):pH 水质自动分析仪、温度计和流量计测瞬时水样,连续排放时至少每 10 min 获得一个监测数据,间歇排放时数据数量不小于污水累计排放小时数的 6 倍;CODCr、TOC、氨氮、总磷、总氮水质自动分析仪测混合水样,连续排放时从零点起每 1 h 为一个时间段,由水质自动采样系统按时间等比例或流量等比例采样(条文举例:每 15 min 采一次,1 h 内采集 4 次),分析结果计为该时段的平均浓度。6.2.2 条要求测定完成后 10 min 内上报平台,仪器与数采仪应能存储至少一年的数据,传输按 HJ 212 执行并对未成功数据补传。
质控周期是运行管理的骨架(第 8 章):自动标样核查最长间隔不得超过 24 h,校准最长间隔不得超过 168 h;核查用标准样品浓度约为现场工作量程上限值的 0.5 倍;自动校准及验证超过 6 h 应转人工监测,每天报送不少于 4 次、间隔不得超过 6 h;CODCr、TOC、氨氮、总磷、总氮分析仪实际水样比对每月至少 1 次,pH 与温度计每月至少 1 次,超声波明渠流量计每季度至少 1 次;有效数据率以月为周期不得小于 90%。检修方面,9.1 条要求停运、拆除、更换、重新运行须经环境保护管理部门批准同意,9.2 条要求不可抗力或突发原因导致停运应在 24 h 内报告。
四、数据有效性:三条红线与两套替代规则
HJ 356-2019 第 4 章把运行状态二分为正常采样监测时段与非正常采样监测时段。后者包括仪器停运、故障维修或维护、校准校验时段,此期间无论系统是否输出数据均为无效数据。6.2 条给出无效数据判据:流量为零时输出值为无效数据;水质自动分析仪、数据采集传输仪与监控中心平台接收到的数据误差大于 1% 时,平台侧数据无效;标准样品试验或实际水样比对不合格时,自此次不合格时刻追溯至上次校准校验合格时刻的全部在线数据判为无效。
第 7 章给出统计口径:有效日均值是以流量为权的加权平均值,参与统计的有效监测数据数量应不少于当日应获得数据数量的 75%;有效月均值是有效日均值的算术平均值,参与统计的有效日均值数量应不少于当月应获得数量的 75%。低于检出限但判为有效的数据须修正后参与统计,修正值为 CODCr 2 mg/L、氨氮 0.01 mg/L、总磷 0.005 mg/L、总氮 0.025 mg/L。这里要特别注意与 HJ 355 的口径差异:HJ 355-2019 8.5 条的 90% 是「有效数据率」,分母是当月应获得的数据个数;HJ 356-2019 7.2、7.3 条的 75% 是参与日均值或月均值统计的样本量下限。两者约束的对象不同,不可互相替代,也不能用 90% 的达标去推论日均值成立。
第 8 章规定替代规则:无法计算有效日均值时,污染物日排放量可用上次校准校验合格时刻前 30 个有效日排放量中的最大值替代,浓度和流量不替代;非正常时段优先用人工监测替代,每天人工监测不少于 4 次;流量为零时的无效数据不进行替代。
五、两处条文差异与须另行确认的事项
逐条比对 HJ 354-2019 表 2 与 HJ 355-2019 表 1 可发现,总磷低浓度段的比对判据并不一致:验收标准(HJ 354)为实际水样总磷小于 0.4 mg/L 时用浓度 0.3 mg/L 的有证标准样品替代、限值 ±0.06 mg/L;运行标准(HJ 355)为用浓度 0.2 mg/L 的标准样品替代、限值 ±0.04 mg/L。其余 CODCr、氨氮、总氮、pH 各档两者一致。工程与运维文件编制时应明确写明所依据的标准号与阶段,避免同一台仪器在验收和运行两个环节出现两套判据。
此外,HJ 355 与 HJ 356 均未规定仪器选型的具体原理与品牌门槛,也未给出站房防雷接地电阻、视频监控分辨率等细部数值;这些应依据 HJ 353-2019(安装)与项目环评批复、地方生态环境主管部门的联网技术要求另行确认。标准文本本身也注明为发布稿,应以中国环境出版集团出版的正式标准文本为准。
