环境水中浊度检测方案(水质在线监测)

Lovibone 结论 Lovibond@；水质测试仪器Tintometer@仪器集团公司 Lovibond PTV 6000 在线激光浊度仪和HACH@ TU5400 sc在线激光浊度仪测试比对分析报告 作者： Michael J. Sadar 2019年2月28日 简介 这份报告的首要目的是为了收集2种在线浊度仪(罗威邦的PTV6000和哈希的TU5400)的比对数据。这2种仪器都是采用激光光源，代表了当前最先进的技术，测试的水样都经过多批次过滤处理。 第二个目的是为了采集在线采样的比对数据。在仪器检测的同时采集对应的水样到化验室分析，分析比对结果。比对结果非常关键，可用来评估在线仪器测试是否准确可靠。 分析背景 分析的对象是位于科罗拉多丹佛市的一个自来水厂。水厂的取水来源于South Platte河，该河水的特征是富含溶解的小颗粒以及微细的污染物，如制药残留物。采用的处理工艺有：多屏障处理工艺，包括河岸过滤、蓄水层补给和恢复、沉淀软化、紫外线与高级过氧化物酶氧化、生物活性炭过滤和活性炭吸附。过滤阶段采用双介质无烟煤过滤器。该水厂在2010年调试运行，日处理量5000万加仑。 水厂工艺要求任何过滤器上的最大浊度为0.08 NTU， 正常运行产生的出水低于0.030 NTU。比对分析的取样点位于过滤排放口。 素材和方法 两台仪器并排安装在一个过滤排放取样口上。其中一台仪器是LovibondQPTV 6000， 另一台仪器是HachQ TU5400。两台仪器的使用时间都不到一个月。安装调试规程完全符合厂家说明书的要求。LovibondQPTV6000由水厂员工自己安装，HACHQTU5400由哈希代表处安装。安装调试完成后，还对仪器做了以下重要操作： 在分析之前，2台仪器都运行了3天，、以便仪器内部管路充分润湿，最小化气泡对内部反射的影响。 仪器按照说明书的规定正确校正。3，4 素材和方法(接上页) ● HACHTU5400 采用厂家提供的formazin标准液校正。Lovibond PTV 6000 采用5.02 NTU T-CALplus formazin标准液校正。因此2台仪器都采用一致的标准液。 使用1.0NTU独立稳定的formazin标准液对PTV 6000进行了验证。通过与校准的台式浊度计进行比对校准，每天对比对验证一次。在HACH-TU5400上没有可用的验证标准。 测试水样起源于同一个采样点，然后分成两条支线，再引入到每台仪器中。两条支线的距离相等。 将每台仪器的样品流量设置在最佳流量范围的中间。 在两台仪器上，信号平均值设置为相同的30秒。 两台仪器的气泡去除算法均已打开。 另外还有一台浊度计，哈希的filtertrak 660 SC激光浊度计 (FT660)已安装在管路中，其值已记录到水厂的SCADA系统中。可做为测试参考。 任何一台测试仪器的趋势偏差(相对于该参考浊度计)可能是一个信号，表明其中一台仪器在整个研究过程中偏离了相关趋势的预期。 仪器的4-20mA电流输出连接至水厂监控与数据采集系统。两台仪器的电流输出都由水厂员工设置成相同的测量范围。 数据以1分钟的间隔记录到监控与数据采集系统中。 数据和分析结果 过滤排放水的比对测试 三台在线仪表(两台测试和一台参考)连续47天测量同一取样口的过滤水。数据通过4-20mA输出记录到工厂的SCADA系统。在此期间，过滤器运行12个循环((反洗到反洗)。水厂要求浊度最高不能超过0.100 NTU，警报设置为0.080 NTU。由于过滤器的这些严格的操作条件，在线仪表必须能够在此浊度范围内进行精确测量。杂散光和外来微粒污染等干扰会造成测试结果严重偏高。 图1提供了过滤出口水样的浊度测试值的图形比较。图中显示了过滤器的运行情况和反冲洗浊度峰值。在整个测试期间，LovibondQPTV 6000与参考浊度计 (FT660)密切匹配。HACHQTU5400没有显示出相关性。 开始测试比对后， HACHQTU5400的测试结果的确跟参考浊度仪相匹配，但在大约1.5个过滤周期后，测量值开始严重偏离，数值越来越高。在反洗过程中，该偏差超过了0.080 NTU的内部设备警告条件，而实际上，浊度从未超过0.06 NTU。研究了HACHQTU5400的假阳性结果，发现了导致该错误的两个原因。第一个原因是测量槽内部沉积物无法自行排出；第二个原因是仪器需要校正了。 致电HACHQTU5400的维修技师。他们清洗了测量槽并重新校正了浊度计，之后仪器又回到了与参考仪器和LovibondQPTV6000密切相关的趋势中。然而，在反冲洗过程中， HACHQTU5400继续上升到高于0.080 NTU警告水平的水平，随着时间的推移，与其他仪器的测试偏差再次出现。研究结束时， HACHQTU5400测量值比参考值高出近0.02 NTU。数值一直增高以及需要更频繁的保养导致水厂将HACHQTU5400从评估中排除。 表1提供了比对47天内所有测试结果的统计汇总((每台仪器68476组))。LovibondQPTV 6000测量值略低于Hach@FT660参 考值，平均值低于0.005 NTU。这种差异的原因是因为LovibondQPTV 6000光学系统受杂散光的影响较小。 HACHQTU5400平均读数比参考仪器高0.020 NTU。有两种因素导致数值偏高，一是它采用360°x90°DetectionTM技术，引入了额外的视场，导致更易受杂散光影响，二是玻璃测量槽更容易散射光的缘故。当测量槽污染时，表面上的散射光会增加，通过分析测试结果就可以证明上述的推测。 一 图1-LovibondQPTV 6000和HachQTU5400与FT660浊度计在线监测过滤排放口水样的图表分析报告。 表1：本次研究对象的测试结果统计分析 测试仪器 平均值 标准 NTU A %百分比 测试结果 NTU 偏差 参考仪器' vs.参考仪器 数量 PTV 6000 0.0231 0.0131 -0.0053 -18.6 68，476 TU5400 0.0406 0.0198 0.0122 43.0 68，476 *参考依据是 HACHQFT660 的测量结果，已在该位置安装和使用多年。 在线浊度仪的采样比对 每天对两台试验仪器和参考仪器进行两次取样验证。在采集水样的同时会记录下数采仪 SCADA的数值。图2显示的是仪器测试值与实验室分析结果的差值变化趋势。该趋势反映了杂散光的累积影响以及仪器与其 SCADA 读数之间的 NTU 偏差。采集的水样是用同一台的哈希台式激光浊度仪来测试的，型号 HACHQTU5200。 ( 与HACHQTU5400一样， TU5200实验室激光浊度仪采用360°x 90°DetectionTM技术。通常厂家都是同时采购这两种仪 器， 以尽量减少过程和实验室读数之间的差异，以便进行采样比对。 ) 图2-过滤排放口水样的比对结果((在线仪器和实验室仪器测试结果比对) H/ )TU5200实验室激光浊度计宣称非常适合比对验证，在在消除由于测量槽质量导致的实验室和工艺读数之间的差异上有独特的技术优势。因此2台仪器((TU5200 和TU5400)的测试精度(标准偏差或相对标准偏差)理应一样。 表2提供了每台在线浊度计与 HACHQTU5200实验室浊度仪之间的比较数据汇总。结果表明，TU5200 和TU5400组合的变化最大，而后者的读数平均值和测量值变化最大。而 PTV6000 测量值和参考值 (FT660)最为接近。TU5400 的读数升高可能有几个原因，包括： ·样品脱气不足 玻璃测量槽会产生较高的杂散光 ·仪器校正容易偏离(需要频繁校正) 表2：在线浊度计与 TU5 实验室浊度仪对比验证统计汇总 测试仪器平均值 ntuA 精度 %rsd 取样数量FT6600.0281-0.0022 0.0054 19.293TU5400 0.0425 0.0041 0.0273 64.393PTV 6000 0.0232-0.0101 0.0058 25.2 93 这项测试结果比对实验可以说是成功的，前后连续监测了47天，取得了宝贵的比对数据。测试的对象是某个自来水厂的过滤排放口。 通过分析测试结果，可以得出一个结论，在12批次连续过滤处理过程中，我们的 LovibondQPTV 6000 在线浊度仪的测试结果始终比 Hach@TU5400 SC 在线激光浊度计更接近参考仪器 (FT660)的测试结果。 在跟台式浊度仪比对时，相对于 TU5400， PTV6000的测试结果与 HACHQTU5200 实验室激光浊度仪更加接近。尽管TU5200 和 TU5400 都使用了 HACH 最新的360°x90°DetectionTM技术，宣称可以最小化过程和实验室的读数差异。 这些因素在很大程度上促成了自来水公司选择LovibondQPTV 6000 作为其安装的 Hach@filtertrak 660TMSC 激光浊度仪的替代仪器。 工具书类 1.美国水工程协会，“安全用水伙伴关系”，网址： https：//www.awwa.org/resources-tools/water-and-waterwater-utility-management/partnership-for-safe-water.aspx 2.美国环境保护署“临时强化地表水处理规则：快速参考指南”，网址： https：//nepis.epa.gov/exe/zypdf.cgi?dockey=300006648.txt 文件 3.Hach公司，““FT660 SC 用户手册”，第2版，网址： www.hach.com。 4.Tintometer Inc.，“PTV6000 手册”，网址： http：//lovibond.com/ptv6000/ 罗威邦⑧水测试 德国Tintometer 集团中国 中国北京朝阳区朝阳门外16号 中国人寿大厦1001室(100020) www.lovibond.com/zh 水质分析仪器客户联系中心： lovibondwaterapac@tintometer.de 电话：4009021 628 Lovibond® PTV系列浊度仪，是实现连续检测和读数的过程监测仪器，用于过滤过程管理和饮用水浊度运行监管。包括有符合2种类型标准的产品- USEPA （the United States Environmental Protection Agency ) 标准或 ISO 7027 国际标准. Lovibond® PTV 系列浊度仪适用于水质监测，预期浊度值通常低于10 NTU或FNU. Lovibond® PTV 系列浊度仪被设计用于可以检测低于0 .05 NTU的，浊度增量变化小于0 .0005 NTU的环境中.     使用PTV仪器省时，省钱，省水。饮用水浊度监测追求低量程高精度，PTV在线浊度仪，专门针对此类要求而设计优化，达到超乎想象的监测效果并帮助用户节省资金和时间成本。