图1  自清洁时电极上出现气泡

无论对于传统的水厂，还是未来的智能水厂，余氯值和浊度值一直会是水厂非常重要的两个检测指标。一些偏远的管网和泵站可能会离水厂很远，往往是无人值守的，在这样的地点安装余氯仪和浊度仪时，“免维护”的概念就成了必须要考虑的一点，并可以极大地减少仪表维护人员的工作量和维护成本。

根据2007年开始执行的新国标GB/T5750.9-2006《生活饮用水标准检验方法》的规定，水厂中需要检测的理化指标一共有142项，分为感官性状和物理指标、无机非金属指标、金属指标、有机物综合指标、有机物指标、农药指标、消毒副产物指标、消毒剂指标、微生物指标和放射性指标等10类，对各项指标的不同的检测方法累计达300种。

由于生活饮用水是直接进入人体的重要水源，142种指标每一项都是非常重要的，任何一项指标的不合格都有可能带来严重的后果，造成人员的伤亡等。比如发生核物质泄漏时，检测出厂水中的放射性指标是否合格就显得非常重要；再比如原水若遭遇工业污水污染时，检测水中金属指标的含量是否合格，就可以避免重金属离子对人体造成伤害。

两个重要指标

上述例子都是非常极端的情况。在正常运作的水厂中，最重要的指标有哪些呢？笔者认为有两个，一个是浊度指标，另一个就是消毒剂指标（余氯，二氧化氯等）。

老百姓打开水龙头，接一杯自来水，首先判断水质好坏的最直观感受就是看这杯水是否清澈透亮，这就是浊度的体现之处。而消毒剂指标，如余氯值，则是反映饮用水是否安全的指标。余氯值太低，自来水在管网的输送中会被污染；而余氯值太高，会影响饮用水的口感，老百姓会抱怨：“自来水里漂白粉味道太重”，当余氯值高到一定程度还会对健康造成危害，对皮肤造成一定的腐蚀。因此，控制好余氯值的高低也是水厂的一个重要课题。

无论对于传统的水厂，还是未来的智能水厂，余氯值和浊度值一直会是水厂非常重要的两个检测指标。

水厂测量现状

既然余氯值和浊度值这两项指标对于水厂来说是这么重要，那么实际检测情况如何呢？自动化仪表的应用水平又如何呢？

在一些老旧水厂之中，测量这两项参数仍使用最原始的方法，即目视比色法。通常实验室都配有余氯的标准色列和浊度的标准浑悬液。实验室工作人员到现场取样后，在余氯中加入相关试剂，使之显色，然后与标准色列进行肉眼判断对比，得到余氯值。而水样的浊度测量也是放在比色皿中，与标准浑悬液进行对比，得到水样的浊度值。在这样的老厂中，通常实验室工作人员都是经验丰富的技术人员，对这两项指标的检测快速准确，可信度也比较高。但是这种方法在应用时不免会存在一些缺点。

图2  余氯电极特写

测量值只能精确到一定的范围。由于标准色列的精度局限（通常为0.1mg/L的梯度），余氯值通常只能在一个范围内，比如0.6~0.7mg/L。而浊度值的局限就更大了，1985年的国标规定出厂水浊度值指标为3NTU，而2006年的新国标的指标为1NTU，由于1NTU以下水的浊度很难用肉眼来判断，因此，出厂水究竟是0.1NTU还是0.9NTU，就不得而知了。

人为误差不可避免。水厂工作人员通常是三班倒，不同的时段，实验室检测人员不同，由于不同的人对颜色的敏感程度不同，用肉眼来进行判断，不可避免地会带来人为的误差。

标准液配置费时且对健康有害。配置标准色列或标准浑悬液通常需要一天甚至更长的时间。同时，配置时使用一些试剂不但对人体有害，而且还对环境有害。例如，配置余氯标准色列可能需要使用氯化汞或重铬酸钾，这些都是有毒有害的物质；而浊度标准浑悬液福尔马肼需要使用硫酸肼，这是一种可能致癌的物质。如果能够尽量少用或者不用这类物质，不但对环境有益，对操作人员也是极大的保护。

无法在线实时体现数值的变化。实验室方法的非实时性是一个显而易见的缺点，通常实验室会每隔2~4h进行采样，测量余氯和浊度值，但是在采样间隙，这些指标的变化却无从检测。

在一些较新的水厂或者经过改造的水厂，往往会配有实验室检测设备，如台式浊度仪和分光光度计等设备，这些实验室仪表的引入，无疑提高了测量精度，避免了人为误差。但是，这些水厂仍然需要配置一些标准溶液，还是无法解决在线实时测量的问题。

当然，现在很多水厂加入了在线检测设备，尤其在一些经济发达地区的水厂，在线余氯和浊度检测设备的应用已经非常普遍了。

应用比较广泛的在线余氯仪一般有如下两种：

采用化学DPD比色法的余氯仪。这种仪表的优点是采用与实验室测量一致的测量方法，因此测量值与实验室值对比度高。但其也有许多缺点，如测量时使用化学试剂，维护成本很高，可能达到每月200~300元，而且维护工作量也很大，需要定期添加试剂和更换管件等。另外，由于化学反应需要一定的时间来完成，所以这种测量方式只能算是“准实时”的检测方式。

采用电极法的余氯仪，常见的电极是一种带膜电极。这种方式的优点是无需使用外部试剂，但是缺点是由于测量膜是一种高分子材料，容易被污染，经常需要人工去擦洗，而且高分子膜片易老化，需要定期更换膜片和添加电极内部的电解液，这些都是不小的工作量。

现在使用比较多的在线浊度仪也存在类似的问题，浊度仪的光源或检测器与测量介质接触，需要经常人工清洗。而且浊度仪在标定的时候，仍然需要实验室去配置或者购买昂贵而有毒害的福尔马肼溶液，使操作人员感到非常不便。

上述这些在线仪表虽然解决了一部分实验室方法和实验室仪表未能解决的问题，但是由于这些在线仪表往往比较精密，疏于维护或者维护不当都会造成测量不准，甚至仪表的损坏。因此，在线仪表大量的人工维护仍然是令水厂工作人员感到非常麻烦的地方。

图3  带自清洁功能的浊度仪

余氯检测免维护

科隆公司作为全球著名的流量计供应商，其电磁流量计产品在水行业市场中的占有率遥遥领先。2010年科隆推出了全新的水分析系列产品，该系列产品着重突出“免维护”的设计理念，借助科隆流量计在水行业一如既往的知名度，希望给客户带来全新的使用感受。水分析系列的产品中，余氯测量仪和浊度测量仪的“免维护”特点尤其突出。

科隆的余氯测量仪采用电极法来测量余氯。但是与传统的电极法不同之处在于科隆的余氯电极是无膜电极，因此不易老化，无需定期更换膜片和电解液。该探头采用两个金环做为测量电极，用恒电势电流法来测量余氯。除了无需定期更换膜片和电解液的“免维护”之外，该电极具有一个更重要的优点——具有自清洁功能。通过转换器控制，定时会在金电极表面上生成气体，通过气体的化学活性和物理的剥离性，将金电极表面的附着物去除干净，此项技术还因此获得了德国专利。综上所述，科隆全新的余氯测量仪具有如下的优势：

自清洁功能，实现真正免维护。膜电极需要经常人工清洗膜片，而科隆具有自清洁功能的无膜电极每天可以实现定时自动清洁，时刻保证探头的清洁，保证测量稳定性和重复性。

无需试剂，节省后续费用。与传统的化学测试法不同，科隆的电极法无需使用任何试剂，后期维护成本低，将化学试剂对环境的危害降至最低。

直接与介质接触，响应迅速。化学法需要耗费一定的反应时间；膜电极法的响应速度与测量介质渗透入膜片的速度相关；而科隆的无膜电极，纯金电极直接与介质接触，迅速反映出测量介质的余氯变化，是真正的实时测量。

电极材质稳定。科隆的余氯电极主要的机械材质只有纯金和玻璃两种，与不稳定且易老化的高分子膜电极相比，这两种材质的化学性质都是非常稳定的，有助于保持测量的稳定性，电极寿命长达2~3年。

这款产品除了可测量余氯之外，还可测量大部分的消毒参数，如二氧化氯、臭氧、过氧化氢等。有些水厂采用二氧化氯来消毒，只需变更软件版本，科隆的余氯仪即可变为二氧化氯仪，硬件无需任何改变，自清洁的功能也可全部保留。

图4  可重复使用的浊度标准溶液

浊度测量免维护

科隆的另外一款新品浊度测量仪也通过其两大特点，达到了“免维护”的目的。

标配可重复使用的标准浊度液，使仪表的标定仅需短短5min即可完成。通常一个水厂里，滤前水、滤后水和出厂水都需要进行浊度测量。滤前和滤后的测量是考察砂滤的效果，以判断砂滤池何时需要反冲洗；而出厂水浊度则是必须监控的一个指标。所以，一个水厂往往需要配备至少3台在线浊度仪。而规模较大的水厂会有很多滤池，每一个滤池的前后都需要配置一台浊度仪，那么将需要十几台甚至几十台浊度仪。试想如果所有的浊度仪都需要实验室去配置浊度标准液来标定，那将会带来非常大的工作量，并耗费很多福尔马肼溶液和维护成本，由此还会引发福尔马肼污染环境的问题。而科隆的浊度仪标配了3瓶浊度标准溶液，采用密封的小瓶灌装，有效期为1年，可重复使用。无论水厂里是十几台或几十台浊度仪，在有效期内都只需要使用这3瓶浊度标准液就可以完成标定，省时省力、减少有害物质的使用、节能减排。并且无需实验室工作人员去配置溶液，减少了直接接触有害物质的机会，保护人身安全。

仪表带超声波清洁功能，自动进行，时刻维持测量瓶的干净，确保测量准确稳定。如同我们日常生活中用超声波来清洗框架眼镜一样，科隆的浊度仪带有超声波清洁的功能，可自动对测量瓶进行清洁，去除黏附在瓶壁上的杂质，保证测量的准确和稳定。实践证明，这样的超声波自清洁功能，可以明显延长维护间隔，达到免维护的目的。

这款浊度仪除了上述的易标定、自清洁的优点之外，因其测量容器体积很小，所以响应速度也很快，可以及时反映过程中浊度的变化，实现真正的实时测量。

免维护省时省力

狭义的水厂可能只是指水厂的生产区域，而广义的水厂应该包括水厂以及到最终用户之前的管道、泵站等一切设备。“智能水厂”是未来水厂的发展趋势，必定是指广义范围内的水厂、自来水公司的监控范围，而不仅仅局限于水厂本身。所以，出厂水合格达标并不意味着万事大吉，监控管网中的水质变化、确保百姓打开水龙头时得到的水依然是合格的，这才是“智能”的体现。

而监控管网中水质变化情况的两个主要指标还是余氯和浊度。自来水公司一般会在重点泵站中进行加压加氯处理，往往也会在泵站安装浊度和余氯的监控。一些偏远的管网和泵站可能会离水厂很远，往往是无人值守的，每隔几个月会有人巡回检查一遍。在这样的地点安装余氯仪和浊度仪时，“免维护”的概念就成了必须要考虑的一点。

如果使用化学法或有膜电极的余氯测量，每隔几周就需去添加试剂或电解液。如果使用光源或检测器接液的浊度仪，管网水质一旦污染，浊度仪就必须彻底清洗，需要标定时还要将浊度仪拆下，送回实验室标定。对于安装在偏远泵站的仪表来说，这些工作量是非常巨大的，会极大地增加仪表维护人员的工作量和维护成本。

因此，科隆 “免维护”理念的余氯仪和浊度仪产品，就成为了应用于这些场合的最佳选择。

打造“智能水厂”，建立“免维护”理念，科隆全新的分析仪表必将助您一臂之力。