背景介紹:
上海市北 自來水公司為實(shí)現(xiàn) 《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GB5749-2006》要求,通過水廠工藝改造及加強(qiáng)管理,大大提高了水廠出水水質(zhì)。為迎接上海世博會(huì)提供安全供水保障,將0.08NTU 作為水質(zhì)濁度的內(nèi)控目標(biāo),如下圖:上海吳淞自來水廠水質(zhì)監(jiān)測(cè)室 “班組精神,為了0.08NTU !”。
如何保證純凈的出廠水在 0.08NTU 以下的濁度測(cè)量是準(zhǔn)確的呢?上海自來水公司向 HACH 的工程師提出這個(gè)至關(guān)重要的問題。
實(shí)際上,HACH (中國(guó))的銷售總監(jiān)程立先生在多年前就提出過這個(gè)問題。HACH 應(yīng)用部門為此做了大量的前期研究工作,并在此期間出版了“水濁度精確檢測(cè)技術(shù)”專業(yè)書籍,集中了 HACH 多年來的濁度檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù),詳細(xì)論述了如何利用不同類型的濁度儀多水廠濁度進(jìn)行檢測(cè)及改善水廠工藝管理。
作為世界水質(zhì)分析儀表的領(lǐng)導(dǎo)者 ,如何與中國(guó)供水企業(yè)一同面對(duì)這個(gè)挑戰(zhàn)是 HACH 公司不可推卸的責(zé)任和義務(wù)。
2009-8-5日,由美國(guó)HACH 公司應(yīng)用技術(shù)專家、上海辦事處及上海市北 自來水公 司相關(guān)技術(shù)人員組成的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì),在上海吳淞水廠進(jìn)行了為期三天的一系列現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。
此次實(shí)驗(yàn)具體內(nèi)容及數(shù)據(jù)如下:
時(shí)間:2009年8月4日
地點(diǎn):上海市北 自來水廠實(shí)驗(yàn)室
參與人員:
HACH 公司:楊家建、李翠穎、冉新宇、許祎、鄭澤威
市北自來水:專業(yè)技術(shù)工程師
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及目的
1. 通過對(duì)不同 1720E 在線濁度儀的校正比對(duì),及通過對(duì) 1720E2100AN 實(shí)驗(yàn)室濁度儀的比對(duì),深入驗(yàn)證 1720E 的在線監(jiān)測(cè)讀數(shù)在超低濁度 (0.1NTU 數(shù)量級(jí))范圍內(nèi)的準(zhǔn)確性和可靠性。
2. 通過對(duì)不同 1720E 在線濁度儀及新舊 2100P 之間的互相交叉校正比對(duì),深入驗(yàn)證 1720E 的在線監(jiān)測(cè)讀數(shù)在超低濁度(0.1NTU 數(shù)量級(jí))范圍內(nèi)的準(zhǔn)確性和可靠性。
應(yīng)用儀器及標(biāo)準(zhǔn)液
sc100 變送器
2 臺(tái)正在使用的 1720E 濁度傳感器(市北管網(wǎng)SN080900126667、SN081200304440)
1臺(tái) 2100AN 臺(tái)式濁度儀
1 臺(tái)倉(cāng)庫(kù)新申領(lǐng)的 2100P,序列號(hào):09020C034740
11 臺(tái)正在使用的 2100P 臺(tái)式濁度儀
從儀器各個(gè)序列號(hào)上來看:使用時(shí)間最長(zhǎng)有 7 年,最短只有 9 個(gè)月。
0.1NTU 濁度標(biāo)準(zhǔn)液(Lot A9083,有效期 Mar-11)
4000NTU 濁度標(biāo)準(zhǔn)液 (Lot A9166,有效期 Jun-11)
實(shí)驗(yàn)一:
實(shí)驗(yàn)方法
使用 20NTU 濁度標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行1720E 校正,然后用 0.1NTU 濁度標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行驗(yàn)證,讀數(shù)誤差小于±10% (即 1720E 顯示讀數(shù)在 0.090~0.110NTU 范圍之間)。
操作過程
1、 準(zhǔn)備工作
1) 使用洗滌劑清洗校正桶燒杯等量具
2) 使用 5%左右的鹽酸浸泡 5 分鐘左右
3) 使用蒸餾水進(jìn)行沖洗數(shù)次,晾干水滴備用
4) 1720E 傳感器探頭進(jìn)清洗
5) 標(biāo)準(zhǔn)液準(zhǔn)備:20NTU 標(biāo)準(zhǔn)液制備:從 4000NTU 標(biāo)準(zhǔn)液中取出 5ml,稀釋到 1L 容量瓶中進(jìn)行定容
2、 20NTU 標(biāo)準(zhǔn)液校正
1) 傳感器恢復(fù)出廠初始值
2) 執(zhí)行電子清零
3) 校正前蒸餾水讀數(shù)
序列號(hào) 080900126667 讀數(shù)為:0.057NTU
序列號(hào) 081200304440 讀數(shù)為:0.059NTU
4) 采用“用戶準(zhǔn)備校正”程序進(jìn)行校正
a) 第一臺(tái) 1720E 傳感器放入已經(jīng)加有蒸餾水的校正桶進(jìn)行純水本底修正
b) 第一臺(tái) 1720E 傳感器放入 20NTU 濁度標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行校正,待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后確定校正讀數(shù)
c) 第二臺(tái) 1720E 傳感器重復(fù)上述步驟進(jìn)行校正;
d) 校正后 1720E 傳感器使用稀酸后和純水清洗后,晾干備用
3、 0.1NTU 標(biāo)準(zhǔn)液驗(yàn)證
0.1NTU 標(biāo)準(zhǔn)液:按照相關(guān)要求進(jìn)行混勻和靜置處理,然后小心倒入校正桶;由于環(huán)境要求較高,0.1NTU濁度標(biāo)準(zhǔn)液極易受環(huán)境因素而產(chǎn)生變化,因此傳感器放入標(biāo)準(zhǔn)液穩(wěn)定 30 秒后的讀數(shù),即為驗(yàn)證測(cè)量讀數(shù):
序列號(hào) 080900126667 讀數(shù)為:0.107NTU (第一瓶標(biāo)準(zhǔn)液)
序列號(hào) 081200304440 讀數(shù)為:0.099NTU (第二瓶標(biāo)準(zhǔn)液)
兩臺(tái) 1720E 讀數(shù)均在要求的 10%以內(nèi);
4、 數(shù)據(jù)記錄
結(jié)論
1. 根據(jù)濁度散射光測(cè)量的相關(guān)理論,濁度在 0~40NTU 范圍內(nèi)是符合線性的;由于在入射光被關(guān)閉且樣品池密閉情況下,所測(cè)量的值定義為進(jìn)入濁度檢測(cè)器的散光為零,即為理論的零點(diǎn);因此僅需要執(zhí)行一點(diǎn)校正即可滿足測(cè)量要求,一般采用 0~40NTU 線性范圍的中點(diǎn) 20NTU 進(jìn)行校正即可滿足要求。
2. 在上述實(shí)驗(yàn)中,兩臺(tái) 1720E 通過 20NTU 標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行校正后,測(cè)量 0.1NTU 濁度標(biāo)準(zhǔn)液時(shí),獲得數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確和可靠的,其讀數(shù)偏差在±10%以內(nèi);因此,可以說明 1720E 在低量程濁度 (0.1NTU 左右)測(cè)量時(shí)的讀數(shù)是準(zhǔn)確和可靠的。
存在問題與建議:
1. 在日常維護(hù)中,由于 20NTU 標(biāo)準(zhǔn)液制備相對(duì)簡(jiǎn)單,誤差相對(duì)較小,因此只需使用 20NTU 的標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行校正即可滿足超低濁度測(cè)量;
2.在超低量程濁度測(cè)量中,不建議使用超低濁度標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行校正,因?yàn)槌蜐岫葮?biāo)準(zhǔn)液配置時(shí)很容易產(chǎn)生相對(duì)較大的誤差。在使用超低濁度標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行儀器驗(yàn)證時(shí),環(huán)境要求較高,如 0.1NTU 濁度標(biāo)準(zhǔn)液,環(huán)境中的灰塵、二氧化碳等都會(huì)對(duì)超低濁度標(biāo)準(zhǔn)液產(chǎn)生較大的濁度影響。同時(shí),必須在數(shù)值穩(wěn)定后及時(shí)讀數(shù),否則環(huán)境干擾因素會(huì)影響標(biāo)準(zhǔn)液的成分。
實(shí)驗(yàn)二:
對(duì)上面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,全新的 2100P 和 1720E 的測(cè)量數(shù)據(jù)非常接近,平均偏差率僅為 1%左右。如果 考慮到 2100P 只能顯示小數(shù)點(diǎn)后兩位的數(shù)值,那么實(shí)際測(cè)量數(shù)值將更為接近,線性一致性非常高。
從表 4、表 5 的測(cè)量數(shù)據(jù)中,我們可以得出以下幾個(gè)結(jié)論:
1.每一組數(shù)據(jù)表明: 沒有經(jīng)過維護(hù)的 2100P 與 1720E 及全新的 2100P 對(duì)同一個(gè)水樣的測(cè)量值差異巨大,至少一倍左右;
2.使用同一個(gè)舊樣品瓶,在不同儀器上得出的結(jié)果比較接近,標(biāo)準(zhǔn)偏差值較小。側(cè)面證明了 HACH 同樣工藝下生產(chǎn)出來的 2100P 批次性能穩(wěn)定。
3.不同的樣本瓶裝同一個(gè)水樣,測(cè)量值有時(shí)差異很大(舊瓶 2)。
針對(duì)第 3 種情況,特別進(jìn)行了以下的比對(duì)實(shí)驗(yàn):
從上面的數(shù)據(jù)分析來看,我們可以得出結(jié)論:
同樣的 2100P,使用舊的樣本瓶的測(cè)量值顯著高于新樣品瓶。原因是舊的樣本瓶 由于長(zhǎng)期使用,劃痕較多, 由劃痕引起的散射光比新樣本瓶高得多,所以測(cè)量值明顯偏高。
結(jié)論:
1、新的 2100P 和 1720E 之間在 0.06 到 0.1NTU 之間能夠進(jìn)行有效的讀數(shù)對(duì)比,但是對(duì)儀器和人員的要求較高。
2、長(zhǎng)期不保養(yǎng)的 2100P 在自來水管網(wǎng)檢測(cè)中的讀數(shù)基本上失去參考意義,反而會(huì)帶來一定的錯(cuò)誤的結(jié)論。
3、大量的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)表明樣本瓶完好與否對(duì)于讀數(shù)的影響很大,是測(cè)試不準(zhǔn)的主要因素。采用新的標(biāo)準(zhǔn)液對(duì)儀器進(jìn)行經(jīng)常性的校準(zhǔn)也是非常重要的。
通過對(duì) 1720E、2100AN 及新舊 2100P 交叉比對(duì)實(shí)驗(yàn),大量的數(shù)據(jù)及實(shí)踐表明:
1.在正確地校正方法下,美國(guó) HACH 公司的在線濁度儀可以真實(shí)可靠地反映超低濁度水的水質(zhì)狀況;
2.以同種工藝,不同批次制造的美國(guó) HACH 公司 1720E、2100P2100AN 濁度儀,在對(duì)超低濁度水進(jìn)行測(cè)量時(shí),性能穩(wěn)定,測(cè)量可重復(fù)性極高;
3. 美國(guó) HACH 公司 1720E、2100P2100AN 濁度儀,不同型號(hào)產(chǎn)品間的測(cè)量值具有極高的線性相關(guān)性;
最終結(jié)論:
美國(guó) HACH 公司的 1720E 在線濁度儀,2100P2100AN 實(shí)驗(yàn)室濁度儀,在正確維護(hù)的條件下,完全能夠 應(yīng)對(duì)供水水質(zhì)提高背景下的超低濁度在線及實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的挑戰(zhàn),為自來水公司實(shí)現(xiàn)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB 5749-2006》的標(biāo)準(zhǔn)提供了長(zhǎng)期可靠地水質(zhì)監(jiān)測(cè)保障。
同時(shí),此次試驗(yàn)再次證明了, 優(yōu)秀的產(chǎn)品還需要優(yōu)秀的專業(yè)技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)支持配合,只有有能力提供產(chǎn)品 - 技術(shù)支持 – 完整服務(wù)的優(yōu)秀整體方案提供者,才可能與使用者一同取得成功。
美國(guó) HACH 的解決方案:
通過上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析,無論何種型號(hào)的美國(guó) HACH 公司濁度儀,其日常維護(hù)定期校準(zhǔn)的水平,會(huì)極大 地影響測(cè)量值,尤其是對(duì)超低濁度測(cè)量值的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。在面對(duì)超低濁度監(jiān)測(cè)的過程中,對(duì)儀器的操作 及管理均提出了更高地要求。
如何進(jìn)一步為儀器使用者的日常維護(hù)及校準(zhǔn)工作提供更專業(yè)、周到、細(xì)致的技術(shù)支持服務(wù),美國(guó) HACH 公 司提供如下的解決方案:
將以 HACH 公司數(shù)十年濁度測(cè)量研究經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的濁度儀日常維護(hù)定期校準(zhǔn)的要求、方法、步驟等內(nèi)容,制作成詳細(xì)的影像資料,提供給儀器的使用者,以便他們能夠直觀、明確、方便地對(duì) HACH 儀器進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的日常維護(hù)及校準(zhǔn),以保證在越來越嚴(yán)格的水質(zhì)監(jiān)測(cè)過程中,提高儀器的使用及管理水平,從而為飲用水安全供水提供最精確的水質(zhì)檢測(cè)保障。