2022年实用技术 | 聚光科技——基于活体荧光藻分类的水华预警技术

　　生态环境保护实用技术和示范工程是我会面向所有环保企事业单位的免费年度技术推广服务，从1991年至今，我们已累计推广先进技术和工程4200多项。为便于相关方使用《2022年生态环境保护实用技术和示范工程名录》(详见关于发布《2022年生态环境保护实用技术和示范工程名录》的公告)，我会编制了入选技术和工程的简介，陆续在我会官微和公布。简介内容均由入选项目的申报单位提供。
 

　　生态环境保护实用技术
 

　　2022-46
 

　　技术名称
 

　　聚光科技——基于活体荧光藻分类的水华预警技术
 

　　推荐单位
 

　　浙江省环保产业协会
 

　　申报单位
 

　　聚光科技(杭州)股份有限公司
 

　　适用范围
 

　　应用于河流、湖泊的水质监测。
 

　　技术简介
 

　　1、技术原理
 

　　基于活体荧光藻分类的水华预警系统由水华预警平台、在线监测系统、应急监测系统组成。其中水华预警平台的工作原理是利用近1个月的历史数据带入到大数据模型，综合各类数据的情况，对未来一周营养物质的浓度、藻密度等数据进行预测，根据设置阈值对水华情况进行预警。在线监测系统包含CODMn、TP、TN、NH3N、常规五参数和藻分类，其中CODMn、TP、TN、NH3N均采用基于顺序注射技术的分光光度法，pH采用玻璃电极法，溶解氧采用荧光法，浊度采用90度光散射法，温度采用铂热电阻法，电导率采用两电极法，藻分类的原理是利用不同门藻类的荧光光谱差异性，实现藻分类；应急监测系统由浮船搭载藻分类、五参数等秒级出数仪表进行大范围的巡视。
 

　　2、工艺路线
 

　　该系统包含平台端、数据传输端和数据端，平台端由水华预警平台组成，数据传输端包含移动网络及其设备，数据端由搭载监测仪器的浮船、无人船等组成。首先数据端对被监测区域的营养盐指标(CODMn、TP、TN、NH3N)和五参数指标进行实时监测，活体荧光藻分类设备根据深度做出藻分类的剖面数据，数据通过数据传输端实时上传到平台端，平台根据数据进行分析和预测，给出水质达标情况，水华风险评估以及水华日历，当出现水华风险的情况能够生成事件，给出水华治理建议，如：藻类打捞。在应急响应时，针对重点区域，使用无人船扩大测量范围，丰富测量数据，使结果更加准确。
 

 

　　基于藻分类的水华预警监测系统主要解决了客户四大问题：(1)水华前期的准确预警预报；(2)综合分析CODMn、TP、TN、NH3N、溶解氧、浊度、pH、电导率、温度、藻分类数据；(3)准确识别将要爆发水华的类型；(4)水质达标管控。
 

　　水华的准确预警，为治理提供较为可靠的原因分析，在水华造成严重影响前治理，挽回部分损失；水华爆发后根据水华的种类选择不同的应对手段，如蓝藻水华，可能会造成藻毒素超标，需要切换饮用水源地。
 

　　4、研发背景
 

　　国内大部分地区水体呈现不同程度的富营养化，夏季气温升高水华问题随之而来，生态环境部多次出台加强水华防控工作的指导书。
 

　　5、技术特点
 

　　(1)利用太阳能、风能发电，无需额外接入电源；浮船站点采用走入式设计，后期维护更加方便快捷；
 

　　(2)营养盐因子监测采用国标方法；应用藻类剖面监测技术，藻类迁徙时测量结果准确，垂向分布均匀；
 

　　(3)分类温度补偿技术，监测结果更准确；
 

　　(4)优化光谱算法，区分硅藻和甲藻；
 

　　(5) “动静”结合的解决方案，布设无人船监测，全面掌握水质分布情况。
 

　　典型应用案例
 

　　1、案例名称
 

　　广西壮族自治区生态环境监测中心站水华预警系统+地表水环境监测网络+在线监测系统采购项目
 

　　2、案例简介
 

　　该项目通过水华预警平台、地表水环境监测网络、在线监测系统的建设，对广西壮族自治区十多个市县的河湖水华进行监测和预警，最终实现水环境质量达标及河湖生态平衡的目标。在线监测系统包括10套浮船式水质自动监测站、28套小型水质自动监测站，监测水中CODMn、TP、TN、NH3N以及常规五参数和藻分类等参数，项目规模达到2518万元。
 

　　3、达到的标准或性能要求
 

　　符合《水污染物排放总量监测技术规范》、《地表水和污水监测技术规范》(HJ/T91-2002)、《水质河流采样技术指导》(HJ/T52-1999)等标准，通过在线监测、预警预判，配合污染防治手段，实现水质达到Ⅰ类-Ⅱ类水标准要求。
 

　　4、业主单位
 

　　广西壮族自治区生态环境监测中心站
 

　　5、投运时间
 

　　2019年10月
 

　　6、主要工艺参数
 

　　水华预警平台：
 

　　提前预警水华信息；测算影响藻类生长的重要指标控制阈值；评价水体周期内的营养状态;记录水华真实发生和预测发生的日期；总结目标水体中不同藻类生长状况、水华风险和水质变化情况、给予针对性的本地化水华防控建议。
 

　　小型水质自动监测站：
 

　　五参数仪1台、高锰酸盐指数分析仪1台、氨氮分析仪1台、总磷分析仪1台、总氮分析仪1台、系统集成1套， 10个月运维服务，户外一体化站房1个(4.7平方米)、空调1套、环境监控设施1套、线缆、数据线等。
 

　　浮船式水质自动监测站：
 

　　五参数仪1台、高锰酸盐指数分析仪1台、氨氮分析仪1台、总磷分析仪1台、总氮分析仪1台、叶绿素a 1台、藻密度1台、系统集成1套，一年运维服务，浮船平台1套、环境监控设施1套、线缆、数据线一批。
 

　　7、运行情况
 

　　目前系统正常运行，监测设备数据24小时实时上传平台数据库，有效为污染防治提供科技支撑。项目人员24小时实时监控数据，第一时间发布管控指令。
 

　　8、设备现场
 

 

　　截至目前累计各水站均发送43期周报，10期月报。本项目共发送38份第三方比对监测报告。
 

　　10、技术应用产生的碳减排效果
 

　　常规九参数水站试剂用量3.3升、废液量为48升/月(每天6组数据)，为同类产品的1/10~1/5，极大地降低了运维费用。岸边小型站以采用低功耗产品、优化产品工作时间、减低系统待机功耗等方式，在原有33kWh的功耗上降低了13kWh。浮船采用风光互补的发电系统，同时结合浮船的优势，采用循环水冷空调和低功耗采配水系统，系统能耗仅为14kWh，全部为风光互补供电。
 

　　欢迎生态环保企事业单位积极参与生态环境保护实用技术和示范工程推广工作，相关要求详见我会“实用技术示范工程”栏目。如您对历年入选《生态环境保护实用技术和示范工程名录》《环境技术进步奖》、生态环境部《国家先进污染防治技术目录》等更多先进技术成果感兴趣，可在我会首页查询中心“先进技术案例”栏目查询。