便携式水质自动采样器

一、采样器应用分类

1、监察终端采样器

该类型采样器采水系统与在线监测仪采水系统并行，接受部门远程控制指令，在排污企业毫无察觉的情况下，按预设时间点执行采样、留样任务，也可执行立即采样、留样指令。

该采样器作为了监察终端，所留样品拿到部门测试作为处罚依据，对偷排企业、运营造假行为具有非常大的威慑力，是“零点行动，利剑斩污”的执行工具。

2、超标留样采样器

该类型采样器与在线监测仪联机使用，采样器与监测仪同步采样并在暂存装置暂存。若在线监测仪分析数据超标，便将暂存水样移至留样瓶中冷藏保存；若分析数据不超标，便排空暂存装置。

该类型采样器旨在解决数据超标执行处罚时无据可依问题。同时，若为在线监测仪测试不准确造成假超标，也可起到对排污企业的保护作用，该类型采样器因留样的客观性逐步被管理部门接受，在2009年左右开始大量安装。

3、混合供样采样器

该类型采样器与在线监测仪联机使用，在监测仪测量间隔（原监测规范要求测量周期为2小时）内按时间等比例或流量等比例不间断采集水样，将一个测量周期内的水样混合均匀后供给监测仪进行分析测量。

该采样器解决了原有在线监测系统每2个小时测量一次以点带面的测量问题。同时，因为采样频次的增加，排污企业很难在测量间隔内实施偷排，从而可有效遏制排污企业行为。该采样器同时具有超标留样功能。

该类型采样器作为原有污染源在线监测系统的有效完善，自2014年左右开始大量安装，后来该种工作模式逐步被环保部采纳，2018年环保部发文明确要求在监测仪前端安装混合供样采样器，2019年新发布的HJ353-2019《水污染源在线监测系统（CODCr、NH3-N 等）安装技术规范》将混合供样列入行标，混合供样采样器成为水污染源在线监测系统的设备。

4、增强型混合供样采样器

增强型混合供样采样器是在原有混合供样采样器的基础上，增加了留存水样添加保存剂的功能，以使留存水样更长时间的保存。

二、采样及留样模式

2.1采样模式

1.   定时采样：是指采样器按照内部设定好的采样定时表，采样器将定量水样从采样点采集到混合采样桶中，并自动排走多余水样，清洗采样管路。

2.   时间等比采样：按照设定的采样时间间隔，采样器将定量水样从采样点采集到混合采样桶中，并自动排走多余水样，清洗采样管路。

3.   流量等比采样：每流过一定体积的水样，采样器自动将定量水样从采样点采集到混合采样桶中，并自动排走多余水样，清洗采样管路。

4.   流量跟踪采样：采样器根据流量的大小自动调节采样速率，不间断地将水样从采样点采集到混合采样桶中，并自动排走多余水样，清洗采样管路。

5.   外部控制采样：采样器接收到外部的采样触发信号，将定量水样从采样点采集到混合采样桶中，并自动排走多余水样，清洗采样管路。

2.2留样模式

1.   超标留样:采样器与水质在线监测设备联机使用，采样器将所采集到的水样，一部分供给水质在线监测设备分析使用，一部分留在混合采集桶内，当水质在线监测设备所得监测数据超过采样器内部设定的值后，采样器自动将混合采集桶内样品留至采样瓶内，并自动排走多余水样，清洗采样管路。

2.   直接留样：直接操作采样器留取样品。

3.   外控留样：通过串口或者工控机等控制采样器直接留取样品。

4.   同步留样：采样器与在线监测仪联机使用，监测仪从采样器采水时，采样器将定量水样从混合采样桶样到留样瓶中进行保存。

三、采样器典型工作模式

以下按照新发布的行业标准要求描述典型的采样供样模式。

新的行业标准增强了数据控制单元（原来的数采仪）的功能，将数采仪作为了水污染源在线监测系统的“指挥官”，统一指挥协调监测现场各单元有序工作。工作流程如下：

1、数采仪接收监控中心指令，制定采样分析计划。

HJ355-2019《水污染源在线监测系统（CODCr、NH3-N 等）运行技术规范》要求：连续排放时，每日从零点计时，每1h为一个时间段，水质自动采样系统在该时段进行 时间等比例或流量等比例采样（如：每15min采一次样，1h内采集4次水样，保证该时间 段内采集样品量满足使用），水质自动分析仪测试该时段的混合水样，其测定结果应计为该 时段的水污染源连续排放平均浓度。

2、数采仪将采样模式通知采样器，采样器按预定模式执行采样，采样完成将信息反馈给数采仪。

3、数采仪接到采样完成信息后，通知各在线监测仪启动测量分析，同时采样器将混合样品输送给各监测仪。混合供样采样器内部均设置了A、B两个混匀桶，A桶给监测供样时B桶在执行下一个周期的采样任务，A、B桶循环交替工作。

4、监测仪分析完成，将测量数据反馈给数采仪，数采仪根据预先设定的限值，判定数据是否超标。若数据超标，则通知采样器留样；若数据不超标，则通知采样器排空混匀桶。如此，一个测量周期工作完成。

四、样品输送与保存

1、采样点至采样器管路

按照规范要求，从采样点位至采样器一般采用硬质PVC材质的管路，PVC材质具有化学性质稳定、耐腐蚀、玻化温度在77～90℃，流体阻力小、安装方便以及防咬啮等诸多优点。这种材质的管路不易与样品发生化学反应，从而有效的保证样品在采集初期不受外界的污染，进而保证样品采集具有代表性与真实性。

2、采样器内部管路

采样器内部管路一般采用硅胶管，此种材质具有良好的生理性能，有的耐高温（250～300℃）和耐低温（-40～60℃）性能，且环保，采用这种管路可以有效的防止水样在仪器内部发生化学变化，从而进一步保证样品具有代表性。

3、混合采样桶及采样瓶

采样器内配套使用的混合采样桶及采样瓶均采用PE材质，整体吹塑，一次成型。PE材质是有一种性能优异的特种工程材料，具有机械性能好、耐高温、耐化学腐蚀、阻燃、耐磨等诸多优点，可以有效的避免样品在暂存及保存的过程中发生变质。

4、样品冷藏

按照规范要求，采样器留样单元均有冷藏功能，一般采用压缩机制冷，冷藏温度在4℃左右，从而可以进一步保证样品保存时长以及化学性质的稳定。

5、添加保存剂

为了更长时间保存水样，部分地区（江苏、江西）提出了留样瓶自动添加保存剂的要求，污染源测量参数一般为化学需氧量（CODCr）、氨氮（NH3-N）、总磷（TP）、总氮（TN），加入的保存剂为加浓H2SO4，加入量一般为每L水样加0.8ml，使水样pH值在1~2之间。

根据HJ493－2009《水质 样品的保存和管理技术规定》，加保存剂后，化学需氧量（CODCr）的有效保存时间为2天，氨氮（NH3-N）为24小时，总磷（TP）为24小时，总氮（TN）为7天。

根据实际工作经验，因污水处理厂、排污企业废水水样已经过深度处理，不存在易挥发、易消解物质，被监测因子数值稳定，变化极小。一般建议不添加固定剂时2天内完成测试，添加保存剂后5天内完成测试。

五、采样器安装情况

水质自动采样器一般安装在污水处理厂，当下绝大多数污水处理厂均安装了采样器。其次安装的是国控水污染源企业，再次是市控水污染源企业。从地域上，河南、山西、山东、河北、江苏、浙江、福建、广东已大量安装，四川、重庆、湖南、湖北、宁夏、新疆、东三省等正在启动安装。截止到目前，全国安装率在30%左右。