羅斯蒙特儀表在自來水廠的典型應用

引言 

數量充足、質量**的水是人類 生存必不可少的。從地區來看，亞洲面 臨著嚴重的供水壓力，主要原因是亞洲 的人口密度高，農業和工業用水量大。 飲用水的質量是一個健康問題， 因為水是健康隱患傳播的媒介。在東南亞， 如同其它發達地區一樣，可能存在顯著 的水質問題，在這些問題中，由致病微 生物導致的飲用水源污染仍然是*重要 的問題。 影響全球水處理市場的主要因素 來自環境監管部門。越來越多的國家正 在采取嚴格的政策法規，促進環保產品 的采用，特別是涉及人體接觸的產品。 其結果是，為了滿足全球迅速變 化的環境要求，專門用于水處理產品的 需求量正在呈現上升趨勢。來自亞洲和 拉丁美洲的經濟體，尤其是中國、印度 和巴西的需求，正在驅動整個水處理設 備及服務市場的增長。 獲取更清潔、更純凈水的需求造 就了一個強有力的事實，即移動水處理 裝置在亞太地區的迅速發展。移動系統 可以提供一系列處理選項，包括：澄 清、過濾、脫鹽、反滲透、膜分離、以 及誘導空氣/氣體浮選。系統是橇裝結 構，可以現場安裝或者拖車安裝，拖車 包含儀器和設備，是完全自動監控操 作。 此外，水處理廠的規模也是多種 多樣的，沒有兩個廠是一模一樣的。但是，無論是國有的、私有的、還是移 動的水處理廠，它們都有著相同的目 標——為客戶社區提供**可靠的飲用 水源。液體分析系統在維護水廠**方 面起著至關重要的作用。 要處理所用原水水源中的污染 物，自來水公司應當選擇恰當的水處理 工藝組合，常用的工藝包括：預處理、 凝聚、絮凝、沉淀、過濾和消除微生物，其它 處理方法還包括離子交換、反滲透以及 吸附。 在上述每個工藝過程中，優化使 用液體分析測量將為水處理廠節省時間 和財富，并有助于提高水的純度和** 性。此外，優化使用這些測量還有助于 改進工藝過程和相關的副產品。 預處理 為了更好地定義水處理廠所用原 水水源的動態特性，在進入處理過程之 前，要進行一些液體分析測量。進水監 測測量包括：pH值、電導率、溫度、濁度和溶解氧。 有些水廠還需保存每個測量的永 久記錄，以便今后參考，或者用于檢測 源水水源的季節變化。 在水進行澄清處理前，需要通過 粗過濾器，去除較大的物體，阻止它們 進入水處理廠。預處理還包括一次消除微生物 工藝，即使用氯或臭氧，處理藻類的生 長以及化學品和微生物的氧化。 燒堿是基本化學構造塊之一，正 因如此，它具有多樣化的應用，其中之 一就是水處理。市政水處理設施使用燒 堿調節pH值、離子交換再生和生成次 氯酸鈉。特別是在控制pH值時，燒堿 中和廢酸，還有其它類似的應用。燒堿 可以對抗其它的堿，特別是碳酸鈉（純 堿）。選擇燒堿的常見因素是其堿性更 強，易于存儲和處理。 預處理是水處理的**步，在混 合罐的濾床前面，使用環形電導率可以 測量流體中是否含有燒堿，該測量結果 可以表明進料泵是否正常工作。環形電導率傳感器在此應用中持久耐用，電導 率值下降表明進料泵沒有往水流體中注 入燒堿。

羅斯蒙特儀表在自來水廠的典型應用

羅斯蒙特儀表在自來水廠的典型應用

一次消除微生物 由于水是一種萬能的溶劑，它會 與各種不同的病原體接觸（微生物、病毒 和寄生蟲原蟲），其中一些是公知的， 且可能致命的。地表水和地下水源都可 能被這些病原體污染，通過化學消除微生物和 機械過濾處理，能夠完成讓病原體失去 活性的操作。 氯可作為飲用水的化學消除微生物劑， 臭氧（O3）也是水處理時使用的強力消 毒劑。臭氧消除微生物與氯消除微生物相比，其攻擊 水中病原體化學鍵的速度更快，從而降 低有機物質、鐵、錳和硫的濃度，減少 或消除氣味和味道的問題。 氯作為一種緩慢的氧化劑，對細 菌的影響有限，隱孢子蟲和賈第鞭毛蟲 都十分耐氯。臭氧處理作為一種快速、 有效的處理技術，在一次消除微生物工序日益 普及。 臭氧空氣通過接觸容器內的水， 向上鼓泡，當水達到接觸容器的端部 時，一次消除微生物完成，臭氧又轉換回氧。 為了正確地進行臭氧消除微生物，需要合適的 水接觸時間和適當的臭氧投入量。

澄清 在預處理和一次消除微生物后，原水澄 清通常是一個多步驟的過程，目的是降 低水的濁度和懸浮固體。澄清通常包括 混凝、絮凝和沉淀工序。 較小的顆粒物結合或“混凝”成 較大的蓬松顆粒物，稱為“絮凝物”， 使原水水源中“泥沙”沉淀下來。通過 加入化學混凝劑，諸如：明礬、鐵鹽或 合成的有機聚合物，促進混凝過程。在 加入化學品后，水流經混合通道，在混 合通道進行閃混。 絮凝物被機械攪拌，以便吸附懸 浮固體和微生物。在此過程這保持合適 的pH值十分重要，因為它能改善混凝 過程，降低水的濁度。 如果原水水源有異常高的硬度， 則需要向水中加入石灰和蘇打灰這樣的化學品，以減少鈣和鎂的含量。石灰軟 化法可以使水的硬度達到60~120ppm， 但是，該方法導致水的pH值較高，因 此，處理后的水需要進行緩沖，以降低 pH值，使其達到后續工藝可以接受的 數值。 絮凝物沉降到底部，在沉淀池形 成污泥。由于污垢和化學試劑變得足夠 重，因此沉到池子的底部，使較大的顆 粒物自然地沉降或沉淀出來。污泥通過 機械鏟運機除去，并妥善處置。水從沉 降池的表面取出，并流入下沉的水通 道。 過濾 沉淀工藝去除了25微米以上的顆 粒物，但是該過程不是100%的有效， 因此還需要進一步的過濾。進入過濾工 序的水濁度是1~10NTU。 水流經砂過濾器，向下滲濾，順 序通過砂、礫石、無煙煤的組合層，以 及礫石和細砂的混合層，較大的顆粒物 首先被阻攔，較小的顆粒物諸如粘土、 鐵、錳、微生物、有機物、其它處理過 程的沉淀物和淤泥也將被去除，從而得 到清澈的水。 過濾工藝還要將在一次消除微生物過程 中有機化學品與微生物氧化反應產生的 殘余物質去除掉，在預處理過程中耐氯消除微生物或耐臭氧消除微生物的微生物去除掉。 過濾器必須定期進行反沖洗，以去除在過濾介質上累積的沉淀物。用濁 度儀連續監測濾床的流出物，以此可作 為衡量過濾器性能以及過濾器反沖洗需 求的指標。濁度參數反映樣品的清澈 度，外觀混濁的水是由水中微小顆粒物 導致的。濁度測量還有助于監控、提高 工廠的效率，濁度值高表明過濾器工作 不正常，需要進行反沖洗。 政府部門的規章制度適用于公共 供水系統，其要求水處理廠要將有害的 微生物和病毒降至*低。設想過濾系統 通過滿足特定的濁度極限值，再結合充 分的消除微生物，可以完成將有害的隱孢子 蟲、賈第鞭毛蟲和病毒降低到*低百分 比的工藝操作。 通過測量組合過濾器出水的濁 度，可以確定過濾過程的充分性以及微 生物的去除情況，以便滿足政府的標 準。這個標準包括：濁度監測的頻率、 *大的濁度極限值、核準的濁度測量方 法。 二次消除微生物 二次消除微生物是防止某些病原體的再 次生長，這些病原體是由回流污染進入 或引入處理廠的。為了符合二次剩余 的消除微生物規定，工廠要在*后的處理步 驟，用氯化處理方式進行二次消除微生物。當 今，加氯是以氯氣（Cl2）、次氯酸鈉 （NaOCl）或者二氧化氯（ClO2）作為 二次消除微生物劑。

羅斯蒙特儀表在自來水廠的典型應用

向水中加氯時，游離氯形成次氯 酸（HOCl）和次氯酸根離子（OCl - ） 的混合物，每種物質相對的量取決 于pH值，次氯酸（HOCl）和次氯酸 根離子（OCl - ）的總量定義為游離 氯（余氯）。對于消除微生物水來說，次 氯酸（HOCl）不僅比次氯酸根離子 （OCl - ）的反應更活躍，而且具有更強 的消除微生物和氧化作用，次氯酸（HOCl） 的效力是次氯酸根離子（OCl - ） 的 80~100倍。 1974年在飲用水中發現了氯化副 產物。當氯與溴以及水源中存在天然有 機物質反應時，便形成了氯化副產物， 該物質對人類有潛在的健康影響。在分 析儀器中，氯通過半透膜擴散傳感器內 部，傳感器產生與氯濃度成比例的電流 信號。

目前有了替補氯的消除微生物方法，如 氯胺。這種消除微生物方法要向水中加氯和氨 的化合物，經適當控制，形成氯胺。 與加氯相比，氯胺產生的氯化副 產物較少，而且這些副產物以一氯胺、 二氯胺和三氯胺的形式存在，一氯胺是 三種形態中*理想的，因為它很少有或 者沒有味道或氣味，被認為是*有效的消除微生物劑。采用氯胺進行消除微生物處理的工廠 操作人員需要準確確定在水處理系統中 一氯胺的用量。 *終處理 許多供水系統水中已經有氨，或 者在處理過程中加氨，配水系統中多余 的氨會促進生物生長和氮的硝化作用。 如果系統位于水質退化的偏遠地區，則 不好的水質會影響水的感官質量（諸

如：水的味道、氣味和顆粒物）。如果 系統位于很難持續提供合格氯的地區， 則可能直接導致生物生長和氮的硝化作 用。 當水中天然含有氨或者用氯胺對 水進行消除微生物時，會用到“游離氨”這一 術語。在氯胺化過程中，向水中添加氯 和氨，形成一氯胺，部分沒有與氯化合 的氨稱為游離氨，根據水的pH值和溫 度，游離氨以NH4+或NH3的形式存在。 水的典型pH值是7.0~7.8，溫度是 12℃~24℃，96%以上的氨是銨離子 形式（NH4+），隨著pH值和溫度的升 高，NH3的含量增加，NH4+的含量減 少。 確定處理過的水是否含有氨的唯 一準確的方法是進行氨分析，如果檢測 到氨，則需要在游離氨的輸配系統中探 索額外的采樣裝置。地下水的含氨量是 0.2~2.0mg/l。 市政飲用水廠仔細控制游離氨 （通常也描述為總氮或NH3-N）和氯胺 （通常也稱為一氯胺或MCl）的含量， 以確保水是適合人類消費的。可提供單 測量系統操作面板或雙測量系統操作面 板。

羅斯蒙特儀表在自來水廠的典型應用