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水質(zhì)監(jiān)測(cè)的趨勢(shì)---行動(dòng)起來，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)與可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)
水處理工業(yè)正得到密切關(guān)注。我們高興地看到，不僅是基礎(chǔ)設(shè)施，還有質(zhì)量、節(jié)能和相關(guān)法規(guī)都登上了頭條。人們對(duì)水的熱情高漲，很多公司都在為水資源效率制定嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)，并以此作為企業(yè)的驅(qū)動(dòng)力。我們看到消費(fèi)者對(duì)此也比之前更感興趣。相對(duì)于價(jià)格，消費(fèi)者更重視質(zhì)量和可持續(xù)性，這導(dǎo)致生產(chǎn)者的質(zhì)量成本增加。隨著企業(yè)和消費(fèi)者的日益關(guān)注，水務(wù)專業(yè)人士和用戶(每個(gè)人)目前面臨的挑戰(zhàn)是如何將熱情轉(zhuǎn)變?yōu)樾袆?dòng)。
水質(zhì)監(jiān)測(cè)是幫助實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)以及改善工藝控制的關(guān)鍵手段。跟蹤污染物或污染物類別十分重要，因?yàn)檫@會(huì)影響水處理效果、產(chǎn)品質(zhì)量或設(shè)備投資。易于檢測(cè)并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，最大限度地減少有機(jī)污染，有助于防止產(chǎn)品損失并更好地理解工藝流程。讓我們來探討一些可以采取的行動(dòng)：
從技術(shù)和數(shù)據(jù)中獲得更多信息
幫助跟蹤和處理現(xiàn)有和新型污染物的新技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)。此外，數(shù)據(jù)可視化手段越來越多地用于評(píng)估趨勢(shì)變化和預(yù)測(cè)性能。這些分析技術(shù)和數(shù)據(jù)可視化手段的協(xié)同可以幫助企業(yè)制定性能指標(biāo)。然而，跟蹤和趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)背后一定有它的目的。僅為了收集數(shù)據(jù)而獲得的數(shù)據(jù)是低效的，不進(jìn)行分析的數(shù)據(jù)也是無用的。因此，需要一些簡(jiǎn)單的工具將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為行動(dòng)。
確保水質(zhì)適合其應(yīng)用
目前存在一種共識(shí)，即所有的水都是一種水資源。這意味著公共事業(yè)單位和企業(yè)必須調(diào)整他們的目標(biāo)，因?yàn)樗Y源是所有人共享的。然而，水有各種各樣用途和應(yīng)用，每一種都有其可允許的質(zhì)量偏差或污染物限制。出于特定目的而進(jìn)行水處理和水質(zhì)跟蹤，以此來優(yōu)化水資源利用和優(yōu)化水處理過程中的時(shí)間、精力和勞動(dòng)力，是非常重要的。
高效跟蹤污染物
隨著對(duì)水這種有限資源需求的增加，能夠捕捉和跟蹤污染物的工具對(duì)操作人員和工廠來說非常有價(jià)值，可以使他們采取行動(dòng)，用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策。這種工具可以捕捉所有有機(jī)化合物并跟蹤所有含碳污染物。碳很容易存在于各種行業(yè)的產(chǎn)品和工藝過程中，包括化學(xué)品、食品飲料和制藥等行業(yè)。當(dāng)這些化學(xué)品和藥物進(jìn)入環(huán)境時(shí)，碳也存在于令人擔(dān)憂的污染物中。進(jìn)入市政處理設(shè)施的污染物中，有機(jī)物占大多數(shù)，通常包含動(dòng)植物腐爛物及工業(yè)排放廢水。對(duì)于所有這些不同的有機(jī)化合物和污染物，確定一個(gè)總體參數(shù)進(jìn)行跟蹤，這在許多方面對(duì)生產(chǎn)率和合規(guī)性都至關(guān)重要。
在下列不同情況下，監(jiān)測(cè)有機(jī)物來滿足質(zhì)量和/或法規(guī)要求很有益處：
從河水里獲得的飲用水需要滿足人類健康的特定標(biāo)準(zhǔn)；
化工廠排放的廢水被要求不能破壞環(huán)境；
飲料生產(chǎn)廠的鍋爐給水不能損壞設(shè)備，也不能含有產(chǎn)品物質(zhì)；
半導(dǎo)體生產(chǎn)廠的超純水要求不含可能影響芯片生產(chǎn)的有機(jī)酸或堿。
結(jié)合現(xiàn)實(shí)世界的挑戰(zhàn)
讓我們以上述每種情況為例，了解一個(gè)簡(jiǎn)單的監(jiān)測(cè)工具如何幫助將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為行動(dòng)。這些情況都有極其不同的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，使不同來源的水適用于特定應(yīng)用目標(biāo)。
01
來自河流的飲用水需要根據(jù)季節(jié)和水源構(gòu)成的變化進(jìn)行調(diào)整。大多數(shù)要去除的污染物都是天然有機(jī)物(NOM，Natural Organic Matter)，除非河流位于工業(yè)設(shè)施下游，或天然有機(jī)物已經(jīng)分解成為微生物生長(zhǎng)的養(yǎng)料。對(duì)天氣和工業(yè)情況進(jìn)行跟蹤，直接關(guān)系到短期(如改變化學(xué)品使用量)到長(zhǎng)期(如采用新技術(shù)擴(kuò)容或改造)的處理行動(dòng)。當(dāng)特定微生物或新型污染物的檢測(cè)對(duì)工廠配置至關(guān)重要，但又無法進(jìn)行高頻率檢測(cè)時(shí)，就需要一種快速簡(jiǎn)單的分析工具用于日常監(jiān)測(cè)，以便提供準(zhǔn)確、可靠和有說服力的信息。對(duì)有機(jī)化學(xué)負(fù)荷、天然有機(jī)物和微生物生長(zhǎng)所需的潛在有機(jī)養(yǎng)料進(jìn)行跟蹤和趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)，可獲得相關(guān)的行動(dòng)數(shù)據(jù)。
02
化工廠的一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)是盡量減少廢水，因?yàn)閺U水超標(biāo)會(huì)受到污染物排放罰款和潛在的產(chǎn)品損失。跟蹤不同批次、生產(chǎn)周期或工廠條件變化情況下的廢水負(fù)荷，可以在最大限度地減少環(huán)境影響并提高工藝?yán)斫夥矫嫣峁┯袃r(jià)值的信息。這些工廠需要與當(dāng)?shù)厥姓献?，以確保雙方的無縫運(yùn)行。污水處理的負(fù)荷或原料主要以碳為主，特別是在大型化工和石化工業(yè)中。碳負(fù)荷的變化會(huì)影響廢水的生物處理，這是由于養(yǎng)料與微生物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的比例不平衡所致。維持適當(dāng)?shù)奶囟ū壤?，以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。這不僅有利于化工企業(yè)，也有利于下游城市和環(huán)境。
03
飲料制造商需要純化水來產(chǎn)生蒸汽作為生產(chǎn)的一部分。廠家可以回收部分冷凝水作為鍋爐給水，并將其與水源水結(jié)合作為補(bǔ)給水。原料水需要高度凈化，以避免結(jié)垢、沉積或?qū)S設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，這意味著原料中不能含有任何冷卻液、水源污染物和產(chǎn)品組分。為了實(shí)現(xiàn)再利用和回收的目的，在水流匯集點(diǎn)設(shè)置可靠的監(jiān)測(cè)手段是非常重要的。飲料的成分通常來自有機(jī)化合物，其中包括香料、色素和糖。冷卻液如乙二醇或環(huán)境冷卻水也可能攜帶有機(jī)污染物。這些有機(jī)物面臨的問題是在高溫高壓下會(huì)分解為腐蝕性的有機(jī)酸，這些成分會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品損失。跟蹤有機(jī)物有助于工廠在潛在的水回用、補(bǔ)給水和最終的設(shè)備防護(hù)方面迅速做出決定。
04
半導(dǎo)體制造需要大量的純化水。獲得所需純度純化水的技術(shù)既復(fù)雜，成本又高。要求每一步都要精確控制，因?yàn)闈M足芯片要求的水質(zhì)必須沒有任何污染。水處理過程中的化學(xué)品及其處理過程產(chǎn)生的副產(chǎn)品會(huì)分解，需要對(duì)它們進(jìn)行密切監(jiān)測(cè)，以保證不會(huì)影響工藝生產(chǎn)過程。監(jiān)測(cè)所有的有機(jī)物，特別是關(guān)鍵的有機(jī)酸和有機(jī)堿，可以為重要決定提供數(shù)據(jù)以優(yōu)化生產(chǎn)。此外，除了芯片制造，水在半導(dǎo)體設(shè)備中還有很多其他用途。水在冷卻、工具處理、清洗和清潔方面也至關(guān)重要。生產(chǎn)需求的增加意味著對(duì)水的需求增加，可能會(huì)造成居民用水的緊張。在回收和再利用方面做出的努力會(huì)繼續(xù)幫助滿足這些用水需求。
了解和理解水的用途，可以簡(jiǎn)化從驅(qū)動(dòng)力到行動(dòng)的步驟。通過對(duì)有機(jī)物的綜合監(jiān)測(cè)可以實(shí)現(xiàn)這種對(duì)水處理過程的理解，不僅可以達(dá)到質(zhì)量?jī)?yōu)化的目的，還可以提高效率。“碳跟蹤”在整個(gè)過程中追蹤不同的有機(jī)化合物和污染物，以此可以了解水質(zhì)反映的各項(xiàng)問題。這適用于許多行業(yè)和應(yīng)用，包括飲用水、飲料制造、發(fā)電、蒸汽生產(chǎn)和半導(dǎo)體制造所需的超純水等方面。
我們的水是有限的，但卻有無數(shù)用途，所以我們必須了解和優(yōu)化水質(zhì)，以確保它能匹配使用目的，并進(jìn)行*的使用。越能將可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保合規(guī)性的驅(qū)動(dòng)力和熱情，與有意義的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)聯(lián)系起來，我們就越能更好地履行我們的承諾，改善我們對(duì)這個(gè)通用資源的利用。
原文英文版刊登于《Water Technology》雜志2021年，
作者：Amanda Scott(Sievers分析儀全球產(chǎn)品經(jīng)理)。