北卡州亞德金河水 (Yadkin River) 的濁度定期地快速且大范圍的波動，給金市自來水廠的操作者極大的挑戰(zhàn)。在旱季，河水濁度平均為6至8NTU，但在雨季暴雨時可在30分鐘內(nèi)河水濁度提高到800NTU或更高。位于北卡州東北部的工廠的操作人員進(jìn)行了6個燒杯測試，然后等待結(jié)果，這可能需要一個小時左右。“那時，我們測試的水已經(jīng)通過了絮凝池，正在流向過濾池，" 工廠主管Ben Marion說。“在風(fēng)暴期間，我們盡可能地添加明礬混凝劑 (100 ppm)，但最終的濁度數(shù)字從未低于6到10 NTU。"

為了尋找解決方案，工廠在2014年改用DelPAC 2000混凝劑，一種聚合氯化鋁 (USALCO)。“PAC它工作得很好，但我們?nèi)匀蝗狈σ环N快速測試樣本的方法，" Marion說。“我們當(dāng)時正在進(jìn)行工廠升級，我希望我的操作人員擁有先進(jìn)的技術(shù)來運(yùn)行工廠。"該工廠有一個過時的流動電流監(jiān)控儀，Marion與Chemtrac公

司的銷售經(jīng)理Mark Vandiver討論了應(yīng)用方案，后者

帶來了一臺臺式LCA-2實(shí)驗(yàn)室電荷分析儀，可以測量

顆粒表面的電荷，并通過滴定過程預(yù)測PAC以中和

電荷的用量。

“那是一個轉(zhuǎn)折點(diǎn)，" Marion說。“我們用移液

管手動滴定PAC，五分鐘后就有結(jié)果了。演示結(jié)束

后，我們買下了那臺儀器。"它加入實(shí)驗(yàn)室后影響

了工廠的整個生產(chǎn)流程。后來，工廠購置了更先進(jìn)

的在線式電荷分析儀，進(jìn)一步提高了工藝一致性。

常規(guī)生產(chǎn)流程

設(shè)計(jì)處理能力3百萬加侖/天（3 mgd，mgd-

million gallons per day，最終設(shè)計(jì)為6mgd ) 的工廠

改造于2015年11月投產(chǎn)。原水泵站的兩臺2100加侖/分鐘（2,100 gpm）垂直渦輪泵，將亞德金河水輸送到水處理流程前端的靜態(tài)快速混合器 (lightning - SPX品牌)。處理工藝包括添加PAC 2000和必要時調(diào)整pH值。

源水經(jīng)混合器流過8個5200加侖（5200-gallon）的絮凝池 (每列4個)，然后進(jìn)入兩個280000加侖（280,000-gallon）的沉淀池。操作人員加入次氯酸鈉去除鐵和錳，然后水流到4個FilterWorx雙介質(zhì)過濾器 (Leopold – Xylem品牌)，使用Leopold IMS帽多孔板支撐的34英寸的無煙煤和6英寸的沙子的過濾器。過濾后的水用燒堿和聚正磷酸鹽處理，然后就地儲存[1]在四個地上水池中，總計(jì)250萬加侖。兩臺350馬力、4800 gpm垂直渦輪泵將加入了次氯酸鈉的水送入一個增壓泵站，儲存在三個總共350萬加侖的地下水池中。

從升壓站，水被抽到三個高架儲水池 (總共105萬加侖) 和一個地下儲水池，然后通過12英寸的主水管分配給2.5萬名用戶。該系統(tǒng)儲存了800萬加侖的水，足夠用這些戶3天使用。

改善的流程

一旦使用了電荷分析儀，“工廠的變化是驚人的，" Marion說。“現(xiàn)在，在暴雨季節(jié)調(diào)整化學(xué)品加藥劑量只需要幾分鐘，我們每天加400磅PAC，而不是800磅。"減少化學(xué)品進(jìn)料減輕了過濾器的負(fù)荷，提高了過濾時間，并延長了介質(zhì)壽命。Marion說:“大雨幾乎使過濾器達(dá)到了0.30 NTU的極限，并將過濾器的運(yùn)行時間縮短到6或8小時。"“上游的絮凝效果更好，操作人員可以每隔84小時對過濾器進(jìn)行一次空氣沖洗，而之前的時間為48 - 60小時，并且在5 - 6年內(nèi)更換無煙煤，而不是每年更換一次。"

在沉淀池中去除更多的有機(jī)物和顆粒物增加了每天排入廢水井的污泥量。操作人員每周使用Klampress 1米帶式壓濾機(jī)對污泥進(jìn)行脫水，聚合物使用量從每次150磅下降到不足100磅。“泥餅的固體含量從18%增加到30%，" Marion說。“每兩周，我們就把污泥運(yùn)到垃圾填埋場。即使是污泥更干燥，我們的產(chǎn)量也從3.5干噸增加到8干噸。"

優(yōu)化的流程

2016年5月，Vandiver建議將LCA設(shè)備與Chemtrac HA4在線流電流分析儀 ( HydroACT 4 analyzer + DuraTrac 4 sensor ) 配對使用，以在線確認(rèn)是否添加了足夠的化學(xué)物質(zhì)來中和電荷。Marion說:“一想到能實(shí)時看到它通過快速混合器，就很有趣。"“ 當(dāng)操作員了解到他們可以用在線流動電流監(jiān)控儀來控制劑量時，有兩名操作員威脅說如果我歸還DEMO設(shè)備，他們就辭職。" 這套在線設(shè)備始終沒有歸還。

六個月后，操作人員已經(jīng)了解了分析儀中哪些優(yōu)化設(shè)置有效。Marion首先打電話給其他地區(qū)自來水廠里有流電流監(jiān)控儀的操作人員，了解他們正在運(yùn)行的監(jiān)控儀設(shè)置。“差別很大，"他說。“一個城鎮(zhèn)的為正30，而另一個城鎮(zhèn)的為負(fù)10。"

操作員密切跟蹤系統(tǒng)數(shù)據(jù)，確定流電流電荷設(shè)置范圍，以有效地降低濁度。Marion說: “我們了解到，在濁度的上行運(yùn)行正10到15個電荷，可以獲得最佳的穩(wěn)定數(shù)字，而在濁度的下行運(yùn)行負(fù)10個電荷，可以讓我們預(yù)先一步。" “然后，風(fēng)暴在2017年4月底襲來。"

連續(xù)7天傾盆大雨，亞德金河 (Yadkin River)洪水水位超過了16英尺，最高水位達(dá)到22英尺。該設(shè)施的平均水位為2至2.5英尺。馬里昂說: “當(dāng)

我們在周一早上7:30到達(dá)時，源水的濁度約為40 NTU，我們添加的PAC濃度為28ppm。" “降雨開始后不到30分鐘，濁度就飆升至400 NTU。我們用LCA分析，得到了70 ppm的PAC，然后使用在線流動電流分析儀對劑量進(jìn)行了微調(diào)。這對我們來說意義重大。" 源水濁度上升到900 NTU，徑流將其保持了兩周。操作人員保持了3.0 NTU或更少的固定濁度數(shù)值，沒有看到消毒副產(chǎn)物的增加。Marion說: “減少沉淀池中的氯添加 - 結(jié)合去除99%的有機(jī)物 - 沒有留下任何可以形成總?cè)u甲烷和鹵乙酸的東西。"

盡管如此，這一經(jīng)驗(yàn)說服他將HA4分析儀升級為HA8，增加兩個pH值和三個氯傳感器。Marion說:“它們都連接到同一個分析儀，實(shí)現(xiàn)一拖六。滿意的事情是檢測氯不需要試劑。"“我們每月在試劑上省下的200美元，足以支付垃圾填埋場增加的傾倒費(fèi)。" 對運(yùn)營商來說最重要的是: 他們現(xiàn)在有技術(shù)和設(shè)備來滿足他們的首要任務(wù) - 為每個客戶提供安全的用水。

工廠團(tuán)隊(duì)努力的另一個成果包括獲得北卡州Area Wide Optimization Program（AWOP）計(jì)劃的認(rèn)可。Marion說:“我們現(xiàn)在正在滿足AWOP的要求，并希望到今年年底我們將成為一個優(yōu)化認(rèn)可的工廠。"

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