仇榮強(qiáng)

目前HACH1720系列濁度儀廣泛應(yīng)用于自來水濁度在線監(jiān)測，但該系列濁度儀使用一段時(shí)間后，在線監(jiān)測數(shù)據(jù)會(huì)產(chǎn)生一定偏差，影響了濁度儀測量的準(zhǔn)確性。該文結(jié)合筆者自身多年使用經(jīng)驗(yàn)，分析了影響HACH1720系列濁度儀準(zhǔn)確性的原因，并針對(duì)性地提出了改進(jìn)方法，取得良好的實(shí)踐效果。

HACH1720濁度儀；自來水；濁度在線監(jiān)測

1.前言

江蘇油田試采一廠供水站是江蘇油田企業(yè)自備自來水廠，負(fù)責(zé)江蘇油田生產(chǎn)生活用水的生產(chǎn)和輸送。在自來水生產(chǎn)中，濁度是出廠水水質(zhì)最重要的一個(gè)指標(biāo)參數(shù)，屬于強(qiáng)檢指標(biāo)。為了確保水質(zhì)在制水工藝各個(gè)階段的濁度達(dá)標(biāo)，現(xiàn)代化水廠普遍采用在線監(jiān)測濁度儀來實(shí)現(xiàn)凈水過程中濁度指標(biāo)的監(jiān)測和控制。目前國內(nèi)水廠中，使用范圍最廣、時(shí)間最長、數(shù)量最多的濁度儀當(dāng)屬美國HACH公司生產(chǎn)的系列1720濁度儀，江蘇油田水廠現(xiàn)有3臺(tái)在線1720系列濁度儀，分別用于在線監(jiān)測濾后水濁度、出廠水濁度。下面以1720系列中最具代表性的1720E型濁度儀為例，結(jié)合日常維護(hù)工作，分析探討一下影響該類型濁度儀測量準(zhǔn)確度的主要因素。

2.HACH1720E濁度儀組成部分

HACH1720E濁度儀主要由控制器、濁度計(jì)本體、氣泡捕集器和儀表首部總成四大部分組成。

3.HACH1720E濁度儀的工作原理

明確HACH1720E型濁度儀的工作原理將幫助我們更好地理解何種原因會(huì)影響到儀表測量的準(zhǔn)確性。

如圖1所示，由濁度儀內(nèi)部集成電路板上的端子排向燈泡供電，點(diǎn)亮燈泡后，1720E濁度儀通過把來自傳感器頭部總成的平行光的一束強(qiáng)光引導(dǎo)下進(jìn)入濁度儀本體中的試樣。光線被試樣中的懸浮顆粒散射，與入射光線中心線成90度的方向散射的光線被浸沒在水中的光電池檢測出來，散射光的量正比于試樣的濁度。如果試樣的濁度可忽略不計(jì)，幾乎沒有多少光線被散射，光電池也檢測不出多少散射光線，這樣濁度讀數(shù)將很低。反之，高濁度會(huì)造成很高程度的散射光線并產(chǎn)生一個(gè)高讀數(shù)值。

試樣進(jìn)入該濁度計(jì)本體并流過氣泡捕集器的折流網(wǎng)。試樣流使氣泡或者緊貼折流系統(tǒng)的各個(gè)表面或者上升到表面并放散到大氣中去。在通過氣泡捕集器后，試樣進(jìn)入該濁度計(jì)本體的中心柱內(nèi)，上升進(jìn)入測量寶并從一個(gè)溢水器上溢出進(jìn)入排放口。每秒鐘取一次讀數(shù)。

4.影響準(zhǔn)確性的因素及改進(jìn)

結(jié)合多年的工作實(shí)踐，我認(rèn)為，當(dāng)遇到1720系列濁度儀測量值出現(xiàn)偏差時(shí)，應(yīng)從以下四個(gè)方面著手加以解決。

清洗濁度儀。清洗部件包括首部總成中的燈泡、透鏡、充電管窗口、氣泡捕集器及桶身本體。燈泡、透鏡表明有積垢會(huì)影響到進(jìn)入試樣中的入射光線強(qiáng)度，光電管窗口有污垢會(huì)影響到進(jìn)入光電池的散射光線強(qiáng)度，氣泡捕集器和筒身本體不清潔直接影響到試樣本身原有的濁度，這些原因都可能造成濁度儀測量值不精確。所以維持濁度儀本體內(nèi)部和外部、首部總成、一體式氣泡捕集器及其周圍區(qū)域的清潔非常重要，尤其是在測量低濁度試樣的情況下。具體的清洗方法詳見1720E分析系統(tǒng)儀表的說明書，不再贅述。

控制進(jìn)樣流量。進(jìn)樣流量的大小很容易影響濁度儀的準(zhǔn)確度，流量過大會(huì)使“微氣泡”通過氣泡捕集器，影響測量結(jié)果；流量過小又不能準(zhǔn)確測出水樣濁度。我們總結(jié)出一個(gè)簡單易行的方法就是，水樣流量宜控制在沿測量筒內(nèi)壁自然流出為佳。

優(yōu)化局部線路。一般情況下，常規(guī)的清洗維護(hù)即可確保1720E濁度儀的讀數(shù)準(zhǔn)確。但是，我們在長期使用過程中發(fā)現(xiàn)一個(gè)幾乎每臺(tái)1720E濁度儀都存在的缺陷，這個(gè)缺陷使得1720E濁度儀在正常工作一段時(shí)間后都會(huì)出現(xiàn)測量值較實(shí)際值明顯偏低的情況，并且無法校正。而這一點(diǎn)原因在該設(shè)備的使用說明書中沒有提及，下面讓我們從原理上分析這一缺陷產(chǎn)生的原因，并找出方法加以解決。

如圖2所示，正常情況下，電路板端子處輸出直流電壓4.2V，如不計(jì)損耗，該電壓直接作用在燈泡上，燈泡正常工作。

但在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于從電路板端子到燈泡兩極中間有4對(duì)接觸連接點(diǎn)，這些連接點(diǎn)長期工作在濕度較大的空氣中（這4對(duì)接觸點(diǎn)均處于筒體本體內(nèi)），加上水中氯氣的作用，接觸點(diǎn)表面由于氧化造成接觸點(diǎn)電阻增大，同時(shí)因?yàn)闊襞蓦娮韬苄。ń?jīng)實(shí)際測量只有0.5歐姆左右），兩端電壓易受影響，根據(jù)公式：

U燈=U總識(shí)燈/（R燈+R1+R2+R3+R4）

在U總=4.2V不變的情況下，R1~R4越大，燈泡兩端電壓U燈就越小。當(dāng)不能滿足燈泡正常工作電壓要求U燈≥3.5V時(shí)，燈泡的工作亮度達(dá)不到要求，就會(huì)造成濁度儀的測量值明顯低于實(shí)際值。

明白了濁度儀讀數(shù)偏低的原因，自然就找到了解決的方法。那就是降低接觸點(diǎn)的電阻。較簡易的方法是采用防水膠帶包住接觸點(diǎn)，且時(shí)間一長仍然會(huì)出現(xiàn)表面氧化現(xiàn)象。實(shí)際工作中較多采用減少接觸點(diǎn)的方法，即用一根導(dǎo)電性能良好、電阻很小的導(dǎo)線直接連接燈泡和電路板端子兩端，去除中間環(huán)節(jié)，可以根除這一缺陷。缺點(diǎn)就是要拆開首部總成進(jìn)行焊接，較為繁瑣。

下表就是改進(jìn)前、改進(jìn)后1720E濁度儀和實(shí)驗(yàn)室分別對(duì)不同時(shí)期的4種水樣進(jìn)行濁度檢測的效果對(duì)比（單位：NTU）

從表中可以看出，改進(jìn)前，濁度儀和實(shí)驗(yàn)室對(duì)同種水樣的檢測結(jié)果相差較大，一般相差為0.25~0.30NTU，二者相差高達(dá)29~46%。改進(jìn)后兩者對(duì)同一種水樣的檢測結(jié)果差距明顯縮小，為0.02~0.08NTU，二者相差為10%左右。

5.結(jié)論

1720系列濁度儀在使用過程中，準(zhǔn)確性會(huì)隨著時(shí)間的推移逐步下降。經(jīng)過長期的使用和研究，我認(rèn)為堅(jiān)持定期清洗濁度儀本體，保持本體內(nèi)部清潔；改進(jìn)優(yōu)化光源部分的局部線路；保持水樣流量的合適大小等措施很大程度上可以改善和提高HACH1720系列濁度儀的準(zhǔn)確度，為我們合理調(diào)整水處理過程參數(shù)，保證飲用水水質(zhì)提供更為可靠的依據(jù)。