罗斯蒙特仪表在自来水厂的典型应用

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引言 

数量充足、质量**的水是人类 生存必不可少的。从地区来看，亚洲面 临着严重的供水压力，主要原因是亚洲 的人口密度高，农业和工业用水量大。 饮用水的质量是一个健康问题， 因为水是健康隐患传播的媒介。在东南亚， 如同其它发达地区一样，可能存在显著 的水质问题，在这些问题中，由致病微 生物导致的饮用水源污染仍然是*重要 的问题。 影响全球水处理市场的主要因素 来自环境监管部门。越来越多的国家正 在采取严格的政策法规，促进环保产品 的采用，特别是涉及人体接触的产品。 其结果是，为了满足全球迅速变 化的环境要求，专门用于水处理产品的 需求量正在呈现上升趋势。来自亚洲和 拉丁美洲的经济体，尤其是中国、印度 和巴西的需求，正在驱动整个水处理设 备及服务市场的增长。 获取更清洁、更纯净水的需求造 就了一个强有力的事实，即移动水处理 装置在亚太地区的迅速发展。移动系统 可以提供一系列处理选项，包括：澄 清、过滤、脱盐、反渗透、膜分离、以 及诱导空气/气体浮选。系统是橇装结 构，可以现场安装或者拖车安装，拖车 包含仪器和设备，是完全自动监控操 作。 此外，水处理厂的规模也是多种 多样的，没有两个厂是一模一样的。但是，无论是国有的、私有的、还是移 动的水处理厂，它们都有着相同的目 标——为客户社区提供**可靠的饮用 水源。液体分析系统在维护水厂**方 面起着至关重要的作用。 要处理所用原水水源中的污染 物，自来水公司应当选择恰当的水处理 工艺组合，常用的工艺包括：预处理、 凝聚、絮凝、沉淀、过滤和消除微生物，其它 处理方法还包括离子交换、反渗透以及 吸附。 在上述每个工艺过程中，优化使 用液体分析测量将为水处理厂节省时间 和财富，并有助于提高水的纯度和** 性。此外，优化使用这些测量还有助于 改进工艺过程和相关的副产品。 预处理 为了更好地定义水处理厂所用原 水水源的动态特性，在进入处理过程之 前，要进行一些液体分析测量。进水监 测测量包括：pH值、电导率、温度、浊度和溶解氧。 有些水厂还需保存每个测量的永 久记录，以便今后参考，或者用于检测 源水水源的季节变化。 在水进行澄清处理前，需要通过 粗过滤器，去除较大的物体，阻止它们 进入水处理厂。预处理还包括一次消除微生物 工艺，即使用氯或臭氧，处理藻类的生 长以及化学品和微生物的氧化。 烧碱是基本化学构造块之一，正 因如此，它具有多样化的应用，其中之 一就是水处理。市政水处理设施使用烧 碱调节pH值、离子交换再生和生成次 氯酸钠。特别是在控制pH值时，烧碱 中和废酸，还有其它类似的应用。烧碱 可以对抗其它的碱，特别是碳酸钠（纯 碱）。选择烧碱的常见因素是其碱性更 强，易于存储和处理。 预处理是水处理的**步，在混 合罐的滤床前面，使用环形电导率可以 测量流体中是否含有烧碱，该测量结果 可以表明进料泵是否正常工作。环形电导率传感器在此应用中持久耐用，电导 率值下降表明进料泵没有往水流体中注 入烧碱。

罗斯蒙特仪表在自来水厂的典型应用

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一次消除微生物 由于水是一种万能的溶剂，它会 与各种不同的病原体接触（微生物、病毒 和寄生虫原虫），其中一些是公知的， 且可能致命的。地表水和地下水源都可 能被这些病原体污染，通过化学消除微生物和 机械过滤处理，能够完成让病原体失去 活性的操作。 氯可作为饮用水的化学消除微生物剂， 臭氧（O3）也是水处理时使用的强力消 毒剂。臭氧消除微生物与氯消除微生物相比，其攻击 水中病原体化学键的速度更快，从而降 低有机物质、铁、锰和硫的浓度，减少 或消除气味和味道的问题。 氯作为一种缓慢的氧化剂，对细 菌的影响有限，隐孢子虫和贾第鞭毛虫 都十分耐氯。臭氧处理作为一种快速、 有效的处理技术，在一次消除微生物工序日益 普及。 臭氧空气通过接触容器内的水， 向上鼓泡，当水达到接触容器的端部 时，一次消除微生物完成，臭氧又转换回氧。 为了正确地进行臭氧消除微生物，需要合适的 水接触时间和适当的臭氧投入量。

澄清 在预处理和一次消除微生物后，原水澄 清通常是一个多步骤的过程，目的是降 低水的浊度和悬浮固体。澄清通常包括 混凝、絮凝和沉淀工序。 较小的颗粒物结合或“混凝”成 较大的蓬松颗粒物，称为“絮凝物”， 使原水水源中“泥沙”沉淀下来。通过 加入化学混凝剂，诸如：明矾、铁盐或 合成的有机聚合物，促进混凝过程。在 加入化学品后，水流经混合通道，在混 合通道进行闪混。 絮凝物被机械搅拌，以便吸附悬 浮固体和微生物。在此过程这保持合适 的pH值十分重要，因为它能改善混凝 过程，降低水的浊度。 如果原水水源有异常高的硬度， 则需要向水中加入石灰和苏打灰这样的化学品，以减少钙和镁的含量。石灰软 化法可以使水的硬度达到60~120ppm， 但是，该方法导致水的pH值较高，因 此，处理后的水需要进行缓冲，以降低 pH值，使其达到后续工艺可以接受的 数值。 絮凝物沉降到底部，在沉淀池形 成污泥。由于污垢和化学试剂变得足够 重，因此沉到池子的底部，使较大的颗 粒物自然地沉降或沉淀出来。污泥通过 机械铲运机除去，并妥善处置。水从沉 降池的表面取出，并流入下沉的水通 道。 过滤 沉淀工艺去除了25微米以上的颗 粒物，但是该过程不是100%的有效， 因此还需要进一步的过滤。进入过滤工 序的水浊度是1~10NTU。 水流经砂过滤器，向下渗滤，顺 序通过砂、砾石、无烟煤的组合层，以 及砾石和细砂的混合层，较大的颗粒物 首先被阻拦，较小的颗粒物诸如粘土、 铁、锰、微生物、有机物、其它处理过 程的沉淀物和淤泥也将被去除，从而得 到清澈的水。 过滤工艺还要将在一次消除微生物过程 中有机化学品与微生物氧化反应产生的 残余物质去除掉，在预处理过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。 过滤器必须定期进行反冲洗，以去除在过滤介质上累积的沉淀物。用浊 度仪连续监测滤床的流出物，以此可作 为衡量过滤器性能以及过滤器反冲洗需 求的指标。浊度参数反映样品的清澈 度，外观混浊的水是由水中微小颗粒物 导致的。浊度测量还有助于监控、提高 工厂的效率，浊度值高表明过滤器工作 不正常，需要进行反冲洗。 政府部门的规章制度适用于公共 供水系统，其要求水处理厂要将有害的 微生物和病毒降至*低。设想过滤系统 通过满足特定的浊度极限值，再结合充 分的消除微生物，可以完成将有害的隐孢子 虫、贾第鞭毛虫和病毒降低到*低百分 比的工艺操作。 通过测量组合过滤器出水的浊 度，可以确定过滤过程的充分性以及微 生物的去除情况，以便满足政府的标 准。这个标准包括：浊度监测的频率、 *大的浊度极限值、核准的浊度测量方 法。 二次消除微生物 二次消除微生物是防止某些病原体的再 次生长，这些病原体是由回流污染进入 或引入处理厂的。为了符合二次剩余 的消除微生物规定，工厂要在*后的处理步 骤，用氯化处理方式进行二次消除微生物。当 今，加氯是以氯气（Cl2）、次氯酸钠 （NaOCl）或者二氧化氯（ClO2）作为 二次消除微生物剂。

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向水中加氯时，游离氯形成次氯 酸（HOCl）和次氯酸根离子（OCl - ） 的混合物，每种物质相对的量取决 于pH值，次氯酸（HOCl）和次氯酸 根离子（OCl - ）的总量定义为游离 氯（余氯）。对于消除微生物水来说，次 氯酸（HOCl）不仅比次氯酸根离子 （OCl - ）的反应更活跃，而且具有更强 的消除微生物和氧化作用，次氯酸（HOCl） 的效力是次氯酸根离子（OCl - ） 的 80~100倍。 1974年在饮用水中发现了氯化副 产物。当氯与溴以及水源中存在天然有 机物质反应时，便形成了氯化副产物， 该物质对人类有潜在的健康影响。在分 析仪器中，氯通过半透膜扩散传感器内 部，传感器产生与氯浓度成比例的电流 信号。

目前有了替补氯的消除微生物方法，如 氯胺。这种消除微生物方法要向水中加氯和氨 的化合物，经适当控制，形成氯胺。 与加氯相比，氯胺产生的氯化副 产物较少，而且这些副产物以一氯胺、 二氯胺和三氯胺的形式存在，一氯胺是 三种形态中*理想的，因为它很少有或 者没有味道或气味，被认为是*有效的消除微生物剂。采用氯胺进行消除微生物处理的工厂 操作人员需要准确确定在水处理系统中 一氯胺的用量。 *终处理 许多供水系统水中已经有氨，或 者在处理过程中加氨，配水系统中多余 的氨会促进生物生长和氮的硝化作用。 如果系统位于水质退化的偏远地区，则 不好的水质会影响水的感官质量（诸

如：水的味道、气味和颗粒物）。如果 系统位于很难持续提供合格氯的地区， 则可能直接导致生物生长和氮的硝化作 用。 当水中天然含有氨或者用氯胺对 水进行消除微生物时，会用到“游离氨”这一 术语。在氯胺化过程中，向水中添加氯 和氨，形成一氯胺，部分没有与氯化合 的氨称为游离氨，根据水的pH值和温 度，游离氨以NH4+或NH3的形式存在。 水的典型pH值是7.0~7.8，温度是 12℃~24℃，96%以上的氨是铵离子 形式（NH4+），随着pH值和温度的升 高，NH3的含量增加，NH4+的含量减 少。 确定处理过的水是否含有氨的唯 一准确的方法是进行氨分析，如果检测 到氨，则需要在游离氨的输配系统中探 索额外的采样装置。地下水的含氨量是 0.2~2.0mg/l。 市政饮用水厂仔细控制游离氨 （通常也描述为总氮或NH3-N）和氯胺 （通常也称为一氯胺或MCl）的含量， 以确保水是适合人类消费的。可提供单 测量系统操作面板或双测量系统操作面 板。

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