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水厂化验室在水质管理中的作用

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水厂化验室在水质管理中的作用
杨 炜,韩海燕,安 文
450013 )
(郑州自来水投资控股有限公司 柿园水厂, 河南 郑州



要:水质是制水企业的生命。 水厂化验室作为水质的第一监督部门,在生产中可第一时间感知水质变化,因此具有应

急能力快、生产指导性强的特点。 以郑州市柿园水厂化验室为例,阐述了如何在生产实际中将水质化验技术和净水处理 技术有机地结合在一起,并研究、总结出一套适合北方黄河水处理的有效方法。 关键词:水质管理;水厂;化验室;作用 中图分类号: TU 991.6 文献标志码: B 文章编号:1009-7767 (2013 )02-0157-04

The Importance of Water Treatment Plant Laboratory in Water Quality Control
Yang Wei ,Han Haiyan ,An Wen

水质检验是水质管理中不可缺少的手段,也是提 供优质水的重要保障。 水厂化验室作为水厂的“眼睛”, 对水质控制发挥着举足轻重的作用。 笔者以郑州市柿 园水厂为例 ,阐 述 了 在 保 障 水 质 安 全 方 面 ,水 厂 化 验 室具有的重要作用。

原水变化。 对石佛沉沙池采用常态化监测机制 ,即每天对沉 沙池浊度、嗅阈值、氨氮、藻类及淡水壳菜涌出量等指 标进行分析和监测,并建立水质信息反馈制度,使水源 车间全面掌握、了解沉砂池水体情况和水源状况,以便 加强水源防护和生物控制技术科学合理地应用。 该化验室通过建立远程检测预警体系,在高藻、高 异味水中采用化学预氧化、物理吸附等方式对水厂的 原水进行预处理,从而抑制、杀灭藻类和沼蛤,降低水 体异味,减少 常 规 处 理 负 荷 ,为 原 水 预 处 理 方 法 及 活 性炭和二氧化氯的最佳投加时机、投加量提供参考依 据,并制订了《柿园水厂粉末活性炭投加作业指导书》 和《柿园水厂二氧化氯投加作业指导书》。

1

建立水源 远 程 检 测 及 预 警 体 系 ,为 水 质 安 全 保 驾 由于柿园水厂主水源黄河水供水管道单一,一旦

护航 突发原水污染或输水管线爆裂事件将来不及应对,因 此,该厂化验室必 须将原水 预警检测点 前移至 24 km 远的一级沉砂池及石佛沉砂池,并建立规范的预警检 测体系。 该化验室对黄河原水的水质、水量等变化情况,同 步进行相关的预警与监测。 预警信 息主要包括 : ① 每 天上网查询小浪底和花园口的实时水量、水情及水质, 了解进入小浪底之前、小浪底不同季节水库下泄水体 断面及小浪底至邙山进水口沿线的水质情况。 ② 注重 与邙山管理处的沟通和联系,密切观察邙山沉砂池蓄 水深度及下泄流量,并在原水高藻期建议其降低邙山 沉沙池水位,减少水体滞留时间,以防止藻类滋生;高 氨氮期 ,建议其 抬 高 邙 山 沉 砂 池 水 位 ,提 高 氨 氮 降 解 的作用;在小浪底调水、调沙期间,根据上游水体浊度 变化,及时和邙山管理处沟通,建议避沙停机 ,以避免 高浊度原水进入石佛沉沙池。 水质监测主要是实行黄 河进水口“四点一线”的每月定检监测制度,全面了解

2

加强部门沟通,建立备用水源连调连动及强化监督 为保证备用水源的水质安全,一方面注重和其他

监管机制 部门的沟通 协调 ,汇 同 黄 河 水 利 委 员 会 、邙 山 管 理 处 及水利局等共同建立了备用水源连调、连动机制,以实 现 特殊情况下 的水 源 及 时 切 换 ;另 一 方 面 ,强 化 化 验 室对备用水源的监督、管理作用,多策并举,确保备用 水源安全。 该水厂自 2011 年采用双水源调度后,每次切换水 源前,该化验室都要一方面对生态水系采用远程检测 与前池连续 4 点跟踪检测的方法,以便科学地确定提 水时间;另一方面,又要将水样按一定比例混合,在室

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内开展混凝搅拌模拟实验,提前制定有针对性的应对 处理措施,做好启用备用水源的应急处理工作。 而放水 期间,该化验 室 则 通 过 时 时 跟 踪 检 测 制 度 ,密 切 观 察 前池水、混合水及管道水水质变化情况。 正是采用了 这些科学有效的跟踪检测方法,才使生态水系对水厂 水质的影响降到了最低。 同时,也正是因为掌握和积累 了生态水系前池水体置换时间、最大供水能力及单独 使用、混合使 用 情 况 下 的 应 对 净 化 处 理 措 施 ,才 在 此 基础上制定出了行之有效的《柿园水厂生态水系备用 水源应急预案》,保证了供水水质。 这对整个柿园水厂 供水工作具有重要意义。 由于该水厂在线仪表不能涵盖每个检测点,因此, 每次原水变化时,化验室均起到了在线仪表的时时监 测作用,从而有效地指导了生产。 2011 年 3 次启用备 用水源期间,由于预计到原水更换初期水质变化较大, 该化验 室 分 别 在 原 水 来 水 管 道 及 新 系 统 混 合 井 处 对 水体浊度变化瞬时值进行了现场检测,掌握了第一手 水质资料,捕捉到了浊度高达 700 NTU 、嗅阈值达 60 、 腥臭强度达 5 级的原水,并及时反馈给净化班组以调 整混凝剂的投加量和控制指标,使沉淀池出水浊度控 制在了 2.5 NTU 以下,确保了供水水质。

2010 年 9 月,出厂水 浑浊度升高 ,化验室通 过 分
析检测后发现,生产中配置的药剂由于放置时间较长, 活化率降低,起不到助凝作用,因此及时反馈给厂里, 要求厂里立即重新调配新的硅酸钠使用,确保了净水 药剂的使用安全。

3. 2

建立口感检测评价机制 随 着 国 家 新 的 水 质 标 准 在 2012 年 的 全 面 执 行 ,

对饮用水口感的要求也越来越高。 面对国内用户龙头 异味投诉日益增多的现象,对饮用水中嗅味物质进行 预警分 析,提高 水 体 嗅 和 味 检 测 技 术 水 平 ,加 强 人 员 嗅味检测,强化嗅味反馈机制显得尤为重要。 该化验室通过培训,培养出多名专业嗅辨员,并根 据检测方法的可行性和可操作性,对饮用水的口感采 取了不同的评价方法:跟班化验员采用嗅味等级描述 (FRA )和嗅味层次分析法(FPA )对厂区 7 个工艺质控 点进行 24 h 全过程定性分析,保证结果的连续性;口感 检 测 评 价 小 组 采 用 FPA 、FRA 和 TON 等 3 种 方 法 对 制水工艺全流程实施日监测,在定性描述与定量检测 结合的基础上保证了检测结果的指导性和科学性。 在 做 好 制 水 前 端 、中 端 控 制 的 同 时 ,还 应 积 极 开 展供水末端,即用户龙头水质的口感监测评价。 根据化 验员居住区 域不 同 、检 测 面 广 的 特 点 ,采 取 化 验 员 在 早晨、晚上用水量相对较大的 2 个时段于家中对水质 进 行 嗅 和 味 的 检 测 、 评 价 ,每 天 搜 集 水 质 信 息 , 填 写 《柿园水厂口感监测评价表》,反馈给各级生产部门,以 形成完整的口感检测评价一条龙机制。 该化验室还建立了供水热线服务中心的用户信 息查询、“供水 区域用户 投 诉 记 录 ”制 度 ,每 天 向 热 线 中心了解该水厂供水区域内用户的反馈情况。 该制度 的建立,可及时了解供水区域用户的意见和建议,有效 保证对管网及用户末端的及时检测,也便于水厂及时 采取有效措施,加强安全管理,提供优质自来水。 口感监测评价机制在实际生产中取得了良好的 效果。 在 2010 年邙干明渠沉降期间,该化验室对沉沙 池不同水位下的水质进行了口感监测评价,为投加活 性炭提供了参考依据。 因此,在邙干明渠沉降、低水位 供水期间,该水厂供水区域没有出现用户投诉现象。

3 加强水质全流程监测,做好水质安全保障 3. 1 强化工艺点关键性运行指标的质量控制与管理
自来水的生产就如同一条流水线,道道工序均是 制水生产的命脉,只有全面的质量管理才能确保各个 工序 、环节符合标 准 要 求 ,从 而 保 证 自 来 水 的 最 终 品 质。 由于自来水进行成品水水质检验时,水已经出厂, 因此水质的管理重在预防且应注意防治结合,严格控 制关键性运行指标 ,开展氨氮、藻类等典型污染指标
[1]

的检测,并制定高于公司内部标准的内控指标,将内部 水质指标考核标准与员工工资挂钩,以确保供水安全。 此 外 ,化 验 室 还 应 与 厂 调 度 室 、运 行 车 间 在 水 量 调 配、水质处理 和 检 测 方 面 密 切 配 合 ,通 过 对 日 常 检 验数据的分析,及时发现净水工艺和设备的运行缺陷 以及时 反馈信息 ,调 整 工 艺 参 数 ,形 成 水 厂 安 全 生 产 的良性循环。 当 发 现 该 水 厂 滤 后 水 浊 度 高 时 ,化 验 室 连 续 3 d 驻守滤池工作现场,开展反冲后初滤水及清水池出水浊 度 检 测 ,并 对 1 、2 、3 号 清 水 池 进 、出 口 及 不 同 断 面 共

3. 3

建立工艺实验平台,形成科学指导体系 近 年 来 ,随 着 水 体 污 染 种 类 的 增 加 ,柿 园 水 厂 原

16 个点进行了分层采样。 通过浊度的跟踪检测,找到
了造成滤后水浊度升高的原因,使得运行车间得以及 时调整滤池运行参数,保证了水厂供水的水质。

有常规处理工艺已不能满足净水处理的需要,必须根据 水质 情 况 适 时 采 取 预 处 理 及 强 化 常 规 处 理 的 应 对 措 施。 在实际工作中,化验室利用室内模拟实验,大力进行

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科研实验,建立了先进的水处理工艺信息系统。

信息反馈的及时性。 ② 结合生产中二氧化氯的投加, 开展了氯酸 盐、亚 氯 酸 盐 等 消 毒 副 产 物 的 检 测 ,摸 索 出了 适 用 于 运 转 班 使 用 的 方 便 快 捷 的 二 氧 化 氯 浓 度 测定方法。 ③ 围绕深度处理工艺需要,开展室内活性 炭静态吸附实验及活性炭机械强度、漂浮率等新项目 测定工作,以配合该水厂深度处理改造工艺中活性炭 滤池滤料的比选工作。 在厂级化验室对藻类进行检测,可对高藻水进行 提前预警,以便于厂里及时采取措施进行应对处理。 该 水厂化验室强化藻类日检测制度,每天对石佛沉沙池 进、出口至出厂水的 6 个工艺质控点的藻类进行跟踪 检 测,并通过开 展 《黄 河 水 源 水 藻 类 污 染 及 影 响 因 素 研究》及《藻 类 在 不 同 营 养 状 况 下 生 长 规 律 的 培 养 研 究》,找出了黄河水藻类繁殖期和高发期,总结出一套 适应北方黄河水体不同季节、不同优势藻种的有效处 理方法,为该厂在高藻期的应对处理提供了有力的技 术支持。 同时,该化验室还承担完成了郑州市《沿黄城 市饮用水源藻类污染特征及除藻工艺的研究》科研项 目,并将 该科研 成 果 用 于 指 导 实 际 生 产 后 ,该 厂 出 厂 水 0.3 NTU 合格率达到了 100 %,解决了高藻期制水矾 耗大、影响 水质 合 格 率 的 生 产 技 术 难 题 ,不 仅 降 低 了

1)室内搅拌模拟实验
室内混凝搅拌摸拟实验主要是通过模拟实际生 产中混凝剂的投加,确定工艺各环节水质指标控制临 界幅 度 ,以使净化 班组可根 据化验 室 提 出 的 最 佳 方
[2]

案随时调整药剂投加指标和药剂配比方式。 为了保证 室内搅拌实验参数与生产运行参数同步,做好水质异 常期间的应急处理,化验室在实验室备置了多种净水 剂,定期进行混凝剂优化选择和配比实验。 水质正常时, 化验室每周 1~2 次进行室内搅拌实验;水质异常期间, 则根据水质情况采取有针对性的室内小试实验方案。 通 过 实 验 ,该 化 验 室 获 得 了 《室 内 搅 拌 运 行 参 数 与 生产运行参 数的 同 步 调 整 》的 重 要 数 据 ,有 效 解 决 了几 十 年 来 室 内 搅 拌 试 验 与 生 产 实 际 投 矾 不 吻 合 问 题,矾耗降低 30 %,年节约成本 12 万元。同时,通过室内 研究,提出了应用聚合氯化铝铁、聚合铁强化混凝处理 冬季高色度水脱色、降浊的新方法。 该技术投入实际生 产后,在短时间内使柿园水厂的出厂水达到并优于国 家标准,获得了总公司技术创新成果年度最高奖,开创 了全国黄河流域处理冬季低温、低浊污染黄河水的先河。

2)室内需氯量实验
室内需氯量实验主要为加氯消毒提供参考值,指 导生产采用相应的氯消毒方式。 原水中的氨氮含量变 化,对加氯消毒方式具有一定的影响,因此,化验室就 需根据原水氨氮变化情况,及时在室内进行需氯量投 加实验,以找出最佳的投加方式及投氯量。 正常水质情 况下,化验室 每 星 期 1 次 需 氯 量 实 验 ,低 氨 氮 特 别 是 原水氨氮转化期,每星期进行 2~3 次实验,找出低温、 高氨氮期峰点前及高温、低氨氮期折点的最佳氯投加 量,以指导加氯班组合理避开折点,采用峰点前加氯, 从而以最少的氯的投加量获得最佳的消毒效果,不仅 避 免、减少了药 剂 的 浪 费 ,而 且 还 实 现 了 制 水 生 产 的 低成本、高收益。

30 % 的药剂消耗,而且年节约原材料成本 12 万元。 2009 年,黄河水首次突发沼蛤污染事件。 为了找出
沼蛤治理的有效方法,该化验室查阅资料、深入现场, 开展沼蛤涌出量普查,在室内进行不同二氧化氯投加 质 量浓度下的 杀灭 沼 蛤 开 壳 率 实 验 ,制 定 了 《柿 园 水 厂二氧化 氯投加 作 业 指 导 书 》并 用 于 实 际 生 产 ,最 终 找到沼蛤生物控制与化学杀灭的有效方法,避免了沼 蛤的大量 爆发,并 同 时 制 定 了 《柿 园 水 厂 供 水 系 统 沼 蛤控制实施方案》,建立了供水系统中沼蛤控制技术与 管理体系,使之成为北方地区沼蛤防控示范性工程。

5

加强进厂 原 材 料 质 量 检 验 ,为 降 低 制 水 成 本 把 好 净水用原材料是水质安全的保障。 为了把好水质

头道关 净化的第 1 个关口,该化验室建立了严格的原材料检 验制度,对 每批 进 厂 的 原 材 料 实 施 定 检 、送 检 和 抽 检 制度,严把原材料进厂关。 对于新增的原材料,该化验 室不断进行 技术 攻 关 ,例 如 通 过 实 验 摸 索 ,具 备 了 对 二氧化氯原液的检测能力。 同时,加强滤池运行的动态 管理,定期对滤池滤料含泥量及孔隙率等进行测定,为 提高滤池运行效率、掌握滤池运行状况提供了依据。 目前,该化验室对进厂的 9 种原材料进行多达 27 项

4

加强技术攻关,完善技术研发,服务实际生产 目前,净水工艺已由原来单一的强化混凝方式转

向预处理、深度处理的净化处理方式。 水厂化验室必须 与时俱进,才 能 紧 跟 不 断 变 化 的 工 艺 处 理 要 求 ,将 水 质化验技术和净水处理技术紧密地结合在一起,不断 拓展检测技术以节能降耗,提高出厂水品质。 围绕生产需要,化验室先后拓展了多项检测项目:

① 开展了生 物膜 脱 氢 酶 、脂 磷 法 及 亚 硝 酸 菌 、硝 酸 菌
的监测。 藻类快速检验法的运用大大提高了藻类检测

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的检测,其检测能力日益完善。 为保证净水剂质量,在 坚持定检和 送检 的 基 础 上 ,又 强 化 了 内 部 抽 检 制 度 , 一方面对使用中的原液进行检测,另一方面对生产现 场配置的药剂进行抽检,避免不合格药剂流入生产环 节。 在该化验室的严格把关下,及时发现了不合格的硫 酸 、活 性 炭 、假 冒 伪 造 法 国 生 产 的 高 效 除 藻 剂 FL45C 等,为水厂挽回了几十万元的经济损失。

质评价分析》及《影响柿园水厂水质情况的分析报告》 等上报给设计院和技术部,为该水厂深度处理改造的 设计、论证提供了大量的生产性数据和参考依据。

7

结语 随着柿园水厂深度处理工艺即将投产运行和新

的卫生标准已经实施,该水厂面临着新的机遇和挑战, 水厂化验室也面临着更大的提升空间。 在做好本职工 作的前提下 ,该 化 验 室 运 用 全 面 的 质 量 管 理 手 段 ,搭 建了化验室水质管理平台,同时 在工艺上继 续广开 思 路 ,节能降耗,为 不断改善 水质、降低成 本提 供 了 新的思路。 参考文献:
[1] 严 敏 ,谭 章 荣 ,李 忆 . 自 来 水 厂 技 术 管 理 [M]. 北 京 :化 学 工 业
出版社,2005 :25-26.

6

完善应急预案制度,建立水质管理系统 应急预案及各种规章制度的制定必需有其时效

性和实用性,这是对各类水质事件的事后总结和提炼, 更是应对水质事件的事前预警。 化验室应急预案的制定是一个持续进行、不断完 善的过程。 目前,该化验室共有应急预案 17 份,包括 《 水 源 安 全 应 急 预 案 》、《 原 水 水 情 查 询 制 度 》、 《 主 水 源、备用水源检测制度》等,形成了涵盖国内外水质案 例、水质监 测制 度 ,安 全 教 育 等 8 大 类 的 水 质 管 理 系 统。日常工作中,该化验室注重应急预案的完善,针对 每次水质异常事件的不同处理方法及措施,及时进行 补充完善。 特别是随着深度处理工艺的不断完善,该 化验室编写了《柿园水厂生产工艺现状分析》、《水源水 (上接第 156 页)

[2] 严 煦 世 . 给 水 工 程 [M]. 4 版 . 北 京 : 中 国 建 筑 工 业 出 版 社 , 1999 :52-53.
收稿日期: 2012-11-19 作 者 简 介 : 杨 炜 ,男 ,高 级 工 程 师 ,学 士 ,主 要 从 事 饮 用 水 处 理 的 研 究
及管理工作。

优选转速为 350~500 r/min ;

2 组喷嘴(见图 1),其前、后低压喷嘴向 4 个滚刷喷水,
使滚 刷毛刷带水 作 业 ,而 前 、后 高 压 喷 嘴 则 主 要 向 护 栏喷水,使护 栏 不 仅 在 刷 洗 前 得 到 预 先 湿 润 ,刷 洗 后 也可得到有效冲洗,从而完成“预湿润 + 刷洗 + 冲洗”的 加强模式,有利于提高清洗效果。 试验结果也表明,这 种清洗模式非常适合粘附顽固污渍、重度污染的护栏, 能将标配护栏清洗清洁度从国标要求的 90 % 提高到
[2]

4)采用“预湿润 + 刷洗 + 冲 洗 ”的 加 强 清 洗 模 式 清
洗重度 污染护栏 上 的 顽 固 污 渍 ,效 果 优 良 ,清 洗 清 洁 度可以达到 95 %~97 % 。 参考文献:
[1] 彭 南 兴 . 公 路 护 栏 清 洗 装 置 的 开 发 研 制 [J]. 工程机械,2006, 37 (12 ):7-9. [2] 北京科力威清洁机械厂 ,北 京 市 汽 车 标 准 化 技 术 委 员 会 ,汉
阳专用汽车研究所 . GB/T 25981-2010 护栏清洗 车 [S]. 北 京 : 中国标准出版社,2011.

95 % 以上,甚至 97 % 。 4
结语

1)通过分析护栏污渍的微细成分、分布、动态变化
与迁移方式,建立了顽固污渍概念,提出了针对顽固污 渍、重度污染护栏的清洗序配,即高压水湿润、低压水 前喷刷、扫毛刷洗、低压水后喷刷、高压水冲洗的加强 清洗模式;

[3] 黄海兵 . 新型城市护栏清洗车的开发研究 [J]. 工程机械,2009 , 40 (2 ):11-13. [4] 张德孝 . 高层建筑外墙清洗技术 [J]. 清 洗 世 界 ,2004 ,20 (2 ): 38-42. [5] 长 沙 中 联 重 工 科 技 发 展 股 份 有 限 公 司 . 用 于 护 栏 清 洗 车 的
组合式清洗装置:中国,201010290372.4[P]. 2011-01-19.

2 )滚刷组采用立式摆开、相互平行的对夹方式成
四 角合拢包夹 护栏 杆 、柱 ,相 邻 滚 刷 以 相 反 的 方 向 旋 转,以最大限度地提高扫毛对护栏输出的冲击力和摩 擦力;

[6] 长 沙 中 联 重 科 环 卫 机 械 有 限 公 司 . 一 种 护 栏 清 洗 装 置 及 护
栏清洗车:中国,201210112640[P]. 2012-08-01.

3)在优选行进速度为 1.9~7.5 km/h 的条件下,保证
清洁度达到 90 %以上的滚刷优选直径为 500~600 mm,

收稿日期: 2012-11-9 作者简介: 秦娜,女,高级工程师,学士,主要从事机械设计研究工作 。

160

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