自来水工程在线水质分析监测整体解决方案

自来水工程在线水质分析监测整体解决方案

自 来水的水质安全工程是一个从供水水源地，到自来水厂，再到输配管网，直至用户水龙头的系统工程，每一个环节都是环环相接，相互影响的。对各个环节的水质参 数进行监测，是提高工艺运行管理水平，应对应急突发事故，节能降耗，最终为饮用水水质安全提供保障的不可或却的手段。而各类在线分析仪以其对相应水质参数 进行快速、精确、连续分析的能力及特点，越来越得到广泛的重视和应用。

1， 全流程在线水质分析的几大主要单元、水质监测目的及意义

1)水源地水质监测单元：

可及时了解原水水质变化情况，并以此调整水厂工艺运行参数，在有突发事件时提供预警，以启动突发事件应急反应机制;

2)水厂工艺过程水质监测单元：

通过对各工艺关键水质参数的连续监控，控制调整工艺参数，在保证处理效果的同时，节能降耗，以达到最佳的运行管理水平。并可以依靠积累的数据，为发现工艺中存在的问题或隐患提供分析基础;

3)管网水质监测单元：

为安全供水提供最终的监测屏障，并可以提供突发事件预警。同时还可以以积累的数据为基础，分析管网中水的安全稳定性状况。

2，自来水工程各工段单元的水质监测及仪设配置及说明

1)水源地水质监测仪器配置方案

为 了维护水厂的运行，提高和保证供水水质，城市供水厂的地表饮用水水源必须符合现行的国家标准《生活饮用水水质标准》和《地表水环境质量标准》中关于水源水 的规定。应结合各地区的水源水质特点，进行水质监测。城镇供水企业应根据国家环保部颁布的《水质自动分析仪技术要求》规定，以及现在中国饮用水水源的水质 特点，应该对常规五参数pH、电导率、浊度、溶解氧、温度及铁/锰、氨氮、总磷、总氮、CODMn 或TOC 等参数进行在线监测。如水源地有盐潮影响的可能，需配置海水浓度分析仪(氯离子);如水源地为湖泊、水库等有藻类污染风险的，需配置蓝绿藻/叶绿素分析仪。染物，或者是改变这些污染物的性质，使其能够通过后续处理得到有效的去处。

2)水处理工艺过程各类水质监测仪器配置内容

a. 对氨氮及CODMn 或TOC、 UV254 进行监测，监测生物预处理工艺对氨氮及有机污染物的去处效果;

b. 对有曝气工艺的生物预处理工艺，应进行溶解氧监测，监控生物处理工况，精确控制曝气量。在此应用中，建议采用荧光法溶解氧分析仪，以避免由于膜头污染造成的测量数据的衰减;

c. 对化学氧化预处理进行化学药品投加的剂量监测，精确控制化学品投加量。建议配置的在线仪表：氨氮及CODMn 或TOC、 UV254 分析仪;溶解氧分析仪;pH 计;温度计;浊度仪;余氯/总氯，二氧化氯或臭氧分析仪，考虑到仪表响应速度的要求，建议采用电极法的分析仪。

d. 混凝沉淀工艺监测仪器配置说明

混 凝沉淀工艺包括：投药、混合、絮凝及沉淀四个过程。该工段功能是通过投加混凝剂和助凝剂，使水中的污染物胶体颗粒失去稳定性，然后脱稳的胶体颗粒在絮凝池 中因相互碰撞而结合，最后生成有一定大小、密度和强度的絮凝体(俗称“矾花”)，可以在沉淀和后续过滤工艺段中去除。，对混凝剂及助凝剂的投加量进行控 制，并监控混凝沉淀运行效果;故需要通过对水中影响混凝沉淀效果的重要指标pH 及碱度的在线监测，调节pH 或碱度值，以达到最佳混凝效果的目的;通过污泥浓度/泥水界面的监测，控制优化排泥周期，保证沉淀池/澄清池稳定的运行效果。建议配置的在线仪表：浊度仪，由于在此工艺过程中水中悬浮颗粒较多，建议采用探浸入式的浊度仪;流动电流(SCD);絮凝体成像仪;pH 计;碱度计;

污泥浓度/泥水界面仪。

e. 污泥处理工艺监测仪器配置方案内容

自 来水厂的污水和污泥主要来源于沉淀池的氢氧化物沉淀、石灰软化和除铁除锰工艺中的沉淀污泥，以及滤池冲洗水，主要是无机污泥，其悬浮物浓度已经大大超过国 家标准，若直接排入自然水体，将对环境造成一定程度的污染。随着国家一系列水资源保护法律法规的颁布实行，水厂排出的生产废水对环境所造成的污染日益引起 社会的关注，越来越多的水厂已经将废水进行回用或在排放前加以适当的处理。

污 泥处理工艺段在线监测的主要目的是：通过对液位、污泥浓度、泥水界面及悬浮固体的测量，控制排泥池、污泥浓缩池及污泥调节池的自动排泥、上清液排放等工艺 过程。过滤是待滤水(沉淀池出水)通过颗粒过滤介质以去除水中悬浮杂质使水澄清的过程，是去除水中颗粒物及微生物的重要保障，是饮用水常规工艺浊度去处的 最后工序。如何提高滤池的运行效率，并进一步保证饮用水的微生物安全性的挑战，优化滤池管理，成为强化滤出水水质的重要核心。为了保证管网水满足《生活饮 用水卫生标准 GB5749-2006》规定的低于1NTU 的浊度要求，供水企业需要将滤后水浊度控制在0.5NTU 以下，有条件的企业可以采用低于0.2NTU 的滤后水浊度内作为控制指标。滤池运行周期分为成熟期、稳定期、泄漏期及反冲洗期。在过滤工艺段在线水质监测的几个主要功能和目的是：

第一，浊度仪监测滤池初滤水出水浊度是否达到要求，以控制滤池进入正常过滤周期;

第二，通过颗粒计数器及对水中小于2 微米悬浮颗粒极为敏感的激光超低量程浊度仪及通用浊度仪监测滤池出水颗粒穿透事件，快速反应过滤的泄漏期，从而精确启动反冲洗周期;

第三，监测反冲洗水排水浊度，从而精确控制反冲洗时间长度及结束时间;建议配置的在线仪表：浊度仪，建议监测反冲洗排水的采用探头浸入式浊度仪，而滤池出水采用流通池式浊度仪;颗粒计数器、激光超低量程浊度仪

f. 深度处理工艺水质监测仪器配置方案

针 对饮用水水源普遍受到污染的现状，在水厂常规二级处理工艺已经无法满足对饮用水水质安全健康的要求。常规工艺只能有效去除水中悬浮物、胶体颗粒，而对溶解 性有机物的去处能力明显不足可，特别是“三致”物质及环境激素物质更是常规处理工艺无法去除的。因此，在常规处理工艺的基础上，应用深度处理技术，已经成 为当前保障饮水卫生乃至生命安全的重要保障手段。目前，主要的饮用水深度处理技术有：臭氧-生物活性炭(O3/BAC)及膜技术。

在深度处理工艺段在线水质检测的几大主要功能和目的是：

第一，对深度处理工艺出水进行浊度及有机物参数的监测，监测工艺运行状态及处理效果;第二，对于O3/BAC 工艺中的碳滤池，监测及控制方式完全与砂滤池相同，运用符合浊度监测技术(浊度/超低量激光浊度/颗粒计数器)在线监测炭滤池出水水质，对炭滤池水质周期及颗粒物穿透进行监测，以保证炭滤池生物安全性，确保炭滤池安全高效运行;

第三，对炭滤池进水溶解氧进行在线监测，以保证炭滤池生物活性碳的生物活性;

第四，对水中臭氧浓度进行在线监测，精确控制臭氧投加量;

第五， 对O3/BAC 进出水进行CODMn 或TOC 监测，以监控O3/BAC 工艺对有机物的去处效率;

第六，对碳滤池进水进行pH 检测;

第七，对于膜处理工艺，运用符合浊度监测技术(浊度/超低量激光浊度/颗粒计数器)在线监测膜池出水水质，对膜工艺膜损进行安全监控，以确保膜系统的完整性及有效性。

第八，对膜池清洗废液处理进行pH 及ORP 监测。

因此建议配置的在线仪表主要包括：浊度仪(监测碳滤池反冲洗排水的采用探头浸入式浊度仪，而碳滤池出水采用流通池式浊度仪);颗粒计数器、激光超低量程浊度仪;溶解氧分析仪(建议采用荧光法溶解氧仪);pH 计，ORP 仪;臭氧分析仪。

f. 消毒工段水质监测仪器配置说明

消毒是饮用水水处理工艺中的重要组成部分，也是保证饮用水用水卫生安全的最后屏障。原水在经过预处理 - 常规工艺 - 深度处理处理后，饮用水的生物稳定性得以最大限度的保证，已经最大程度消除了“三致”物质(THMs)及短期和长期的消毒副产物(DBPs) 产生的可能。作为水厂最后的处理工艺段的消毒工艺，主要目的是对饮用水出水微生物(细菌、病原体等)进行最后灭活，同时保持供水管网水中消毒剂的余量保 证，以确保供水管网生物稳定性。消毒技术主要包含：余氯、氯胺及二氧化氯消毒。消毒工艺段在线分析仪表主要是消毒剂浓度测量仪表，主要功能是：

第一，在线监测投加消毒剂后水中的消毒剂浓度，从而控制消毒剂的投加量;

第二，在采用氯胺消毒时，对一氯胺/总氨/游离氨进行监测，以确保最适合的氯/氨投加比例，避免产生有臭味的二氯胺及三氯胺的生成，或避免由于氨的过量投加，使管网中产生硝化反应，提高出水的生物稳定性。

因此建议配置的在线仪表：余氯/总氯/一氯胺分析仪;二氧化氯分析仪等

g. 出厂水水质监测仪器方案

出厂水监测在经过厂内各处理工艺段处理后，出厂水水质指标的在线监测是安全供水的重要保证。

建议配置的在线仪表：浊度仪;余氯/总氯分析仪，建议采用符合国家标准的DPD 法分析仪，保证测量数据的准确性及稳定性;一氯胺分析仪，二氧化氯分析仪;氨氮分析仪;pH;CODMn 或TOC 分析仪。

3)管网配水工艺过程水质监测仪器配置方案

饮用水的水质稳定性问题一直是国内外供水行业普遍关注的热点问题，给水系统在连续、不间断的输送过程中，导致其受二次污染因素很多，都会导致水质下降。因此，保证供水管网水质的化学和生物稳定性是供水安全的至关重要的环节。供水管网水质在线监测系统可以对管网水质进行24 小时实施连续监测，对发展城市供水管网、提高水司管理和服务水平具有以下几点重要意义：

第一，实现自动化、实时远程管网水质监测，及时发现管网水质的恶化;

第二，对建立和维护供水管网水质模型具有重大意义;

第三，优化管网水质调度，指导管网运行;

第四，应对突发事件，预防污染事故，保障供水安全。

建议配置的在线仪表主要有：

浊度仪;余氯分析仪，建议采用符合国家标准的DPD 法分析仪，以保证测量数据的准确性及稳定性二氧化氯分析仪;pH 计; 温度计;TOC 分析仪。

3， 结语

对 于中国饮用水供水安全保障与水质达标的现实挑战，加强对从饮用水水源地，到自来水厂处理工艺过程，直至输水管网的全流程水质在线水质分析及监测，已经成为 提高制水工艺、输水管理水平，加强应急反应能力的重要手段，为中国供水行业全面达到水质安全目标提供全面而直接的保障。