導 讀
混凝沉淀是自來水廠水質凈化的重要工序，其主要是向原水或廢水中投入合適的混凝劑，降低或消除膠體或顆粒表面的靜電斥力，破壞顆粒的穩定狀態（稱脫穩），進一步實現沉淀和凈化。作為水廠工藝最關鍵的環節之一，混凝工藝龐大復雜，整個過程受到多種因素影響——pH、水溫、雜質成分、雜質濃度、帶電情況、混凝劑種類、投加量、投加順序，以及攪拌工藝等都會對沉淀效果造成影響。
歐洲的水處理工藝起步早、理念新、技術先進，很多經驗值得國內借鑒與參考。歐洲的混凝沉淀工藝強調自動監測、按需投加、無人值守，很多先進技術和設計理念得以快速應用。目前，基于工藝實際，融合水科學、數據科學和計算機科學的混凝加藥控制系統已經成為歐洲自來水廠過程管理的重要工具之一，該系統通過實時監測、多維分析、多-單參數調控為歐洲眾多城鎮供水企業提供水質監測與管理支持，是水廠節能降耗、精益控制的有力幫手。
本期《給水排水》雜志社楊曦編導專門約訪英國Pi中國區業務代表陳江先生為大家介紹歐洲地區的混凝沉淀技術現狀以及CoagSense混凝加藥控制系統的實踐應用與效果，旨在為國內自來水廠混凝工藝優化升級提供新技術、新思路。
訪談嘉賓
陳 江
英國湃英斯（Pi）有限公司
英國湃英斯（Pi）有限公司中國區業務代表。環境行業超過15年工作經歷。2019年初加入Pi公司，負責Pi公司中國大陸、中國臺灣、中國香港地區技術商務支持工作。對水行業和水質分析領域現狀和發展趨勢有獨到、深入的理解和認識。
《給水排水》雜志社：
陳總您好，很榮幸邀請到您接受我們的采訪，能就您和您的公司給我們做個簡單的介紹嗎？
陳江：
《給水排水》雜志的讀者們，大家好，很榮幸通過《給水排水》雜志與大家交流。英國Pi公司成立于1998年，是一家致力于提供水質分析解決方案的跨國企業。總部位于英國伯恩利市，并在愛爾蘭、法國等國設有分公司，在中國設有辦事處，并有配套和集成基地——IMP湖州因普環境科技有限公司。英國Pi的產品早在2010年就已進入中國，最早與北京本華公司合作開拓了不少市政給排水行業的業務，后來與上海卯林公司合作開拓了很多臭氧檢測和自來水行業的業務，另外我們還通過為北京思創恒遠代工生產Bebur品牌水質檢測儀向中國地區銷售產品。近年來，隨著海外影響力的擴大以及公司戰略的調整，Pi公司專注于自己的品牌宣傳和產品推廣，逐漸走到大眾面前，我們致力于提供專業、可靠、實用的水質分析檢測儀器，專注于打造“零”維護的水質監測系統，希望能通過水質檢測設備的應用參與到國內現代化建設和水質管理升級實踐中，為廣大客戶服務。
《給水排水》雜志社：
作為水處理中的重要工序，您能給介紹下混凝沉淀工藝過程與難點嗎？
陳江：
混凝沉淀是自來水廠或污水廠降低渾濁度、去除水中懸浮物的核心方法。其主要是在原水或廢水中投入合適的混凝劑(如硫酸鋁、明礬等)，降低或消除膠體或顆粒表面的靜電斥力，破壞顆粒的穩定狀態（即脫穩）。脫穩的顆粒相互聚集為較大顆粒的過程稱為凝聚；未經脫穩的膠體也可形成大顆粒，這種現象稱為絮凝。混合、凝聚、絮凝合起來稱為混凝。混凝產生的較大絮體通過后續的沉淀或澄清、氣浮等從水中分離出來，從而實現凈化。
自來水廠工藝圖
混凝沉淀的工藝過程龐雜多變，很多因素都會影響處理效果，比如pH、水溫、雜質成分、雜質濃度、帶電情況、混凝劑種類、投加量、投加順序，以及攪拌工藝、攪拌時間等，如果工藝控制不好會嚴重影響后續處理過程和出廠水水質。因此，混凝過程強調科學、精準、快速，投加處理工藝稍有偏差可能會出現很多問題，比如：
1.混凝劑投加過量。會造成虛礬，藥劑浪費，增加運行成本、也會讓出水鋁的含量超標；
2.混凝劑投加欠量。會使絮凝體氈層破壞，造成出水水質（濁度、有機物、pH等）不達標；
3.投加量變化劇烈。整個工藝運行不穩定，導致檢修次數增加，運行成本增加；
4.pH/堿度超出范圍。混凝效果差、藥劑浪費，同樣會造成運行成本增加、出水水質不達標；
5.混勻效果差。工藝運行不穩定，藥劑浪費，運行成本增加。
《給水排水》雜志社：
歐洲地區城鎮供水的水處理工藝，特別是混凝沉淀工藝方面有著很多先進的技術和成熟的應用，能給我們簡單介紹目前歐洲水處理方面的發展理念和現狀嗎？
陳江：
歐美地區的一些發達國家自工業革命后就開始了水處理技術的積累和迭代，也是最早通過混凝沉淀工藝來澄清供水的地區。1804年由 Robert Thom 設計的第一個實際的市政水處理廠在蘇格蘭建成，1893年，第一座生物濾池在英國Wales投入使用，此后，美國的Rutgers大學、英國的曼徹斯特大學等相繼開展混凝實驗，逐步確定了合理的明礬投加量，奠定了混凝沉淀工藝的基礎。
近年來，隨著現代文明的發展，歐洲的水處理更傾向于天然環保、高效無污染，利用科學有序的監控技術優化絮凝劑投加，減少藥劑用量、節省人工投入是目標，尤其在西歐，使用能被生物降解或無毒的化學品是重要方向，采用實時監測技術、動態投加工藝是主要手段。這是由于歐洲國家之間共享湖泊和河流、原水質量復雜，同時人力與自然資源短缺等背景造成的。
《給水排水》雜志社：
我國一直提倡構建“資源節約型、環境友好型”社會，努力推動節能減排、實現精益發展，在飲水安全與混凝工藝方面，您覺得歐洲哪些經驗和成果可以在國內復制和推廣呢？
陳江：
歐洲很重視水環境保護與飲用安全管理，嚴格的法規政策、合理的經濟激勵方案、以及先進的環保技術水平是核心優勢。
（1）歐洲先進的環保理念和嚴格的水質標準值得我們參考
飲水方面，歐洲1998出臺的《飲用水水質指令》（Drinking Water Directive，簡稱DWD）與WHO飲用水水質準則和美國飲用水水質標準一起被稱為世界三大飲用水標準，有著極為嚴格的制度規范和檢測指標。最新指標參數高達48項，分為微生物學指標（2項），化學物質指標（26項），指示指標（18項），放射性指標(2項)。它也是歐洲各國制訂本國水質標準的主要依據。德國、法國等都根據指令內容進一步建立了自己的水質管理體系。英國脫歐前也根據相關指令結合自身實際，構建了包括環境署、水務辦公室、飲用水監督委員會為主的監督管理機構并沿用至今。
（2）出臺經濟激勵型保護政策，促進相關產業發展
歐洲國家一直推動環保與產業掛鉤，應用最廣泛和影響最大的主要有環境稅、排污權交易制度、排污收費、綠色信貸、環境信用、環境標志等。以環境稅為例，它是把環境污染和生態破壞的社會成本，內化到生產成本和市場價格中去，再通過市場機制來分配環境資源的一種經濟手段。與水質相關的方面，應用最多的是水污染收費，它主要是針對直接污水排放行為的收費，同時反向激勵那些水源保護或水處理技術先進的企業。
（3）提升水處理技術水平，發展相關產業
歐洲國家多以科技的發展帶動產業的發展，旨在將高能耗、高消耗、高排放的傳統經濟發展模式，轉變為低能耗、低消耗和低排放的“綠色”發展模式，注重從技術層面促進水質優化，研發了很多新產品、新技術。高效沉淀工藝、電絮凝技術、多維監測與在線調控等都在混凝沉淀工藝段取得了不錯的效果。Pi即是受益于此，近年來實現了很多技術積累和產品創新。
整體上，歐洲水源水質復雜、人力和自然資源相對短缺，水處理工藝更強調自動化、智能化、少投入、少維護。因此結合工藝實際，融合水科學、數據科學和計算機科學的水處理技術是主要方向。這與目前國內推廣的智慧水務、節能降耗也是相契合的。英國Pi的CoagSense混凝加藥控制系統就是基于歐洲的環保理念和嚴格的標準制度研發而來，專為自來水廠提供的柔性易操作的自動混凝加藥控制方案，它獨特的多-單參數控制邏輯，避免了常見混凝系統/算法的復雜性，門檻低、投入少，可以幫助我國一些智能化相對薄弱的中小型水廠提高管理水平、優化資源配置、節約藥劑和人力投入等。
《給水排水》雜志社：
我們了解到目前混凝沉淀控制工藝在歐美一些水廠已經得到使用，關于混凝控制技術和產品您有推薦或分享嗎?
陳江：
Pi公司的CoagSense混凝加藥控制系統是歐洲工藝應用的典型代表，它主要通過自身強大的智能控制器和先進的在線檢測技術，為自來水廠提供柔性易操作的自動混凝加藥控制方案。獨特的多-單參數控制邏輯，通過對濁度、pH、膠體顆粒和有機物的表面電荷值（SCV）以及UV254等監測分析，配合Control In-Site管理平臺，可實時獲取水質信息，快速反饋并調控藥劑投加裝置，確保水質穩定合規。
CoagSense主要以表面電荷值（SCV）為控制參數，UV254或濁色度為驗證參數，指導混凝藥劑的自動投加。通常情況下，控制參數直接給出的加藥量與驗證參數經計算所得的加藥量趨于一致，藥劑投加以控制參數為準；當控制參數給出的加藥量與驗證參數存在明顯差異時，系統會觸發報警，操作人員也可根據實際情況，切換控制參數和驗證參數，保障過程正常運行。除了主監控回路外，CoagSense還具有獨立的pH調節回路，保證混凝在合理的pH下進行。
CoagSense能夠幫助強化混凝工藝、實現混凝劑的自動投加，提升有機物和顆粒物的去除率，為水廠提供簡單易用的混凝加藥控制系統，幫助提升管理效率、降低運行成本，保障水廠穩定可靠運行。
《給水排水》雜志社：
這套系統有哪些成熟的應用案例？客戶的反饋如何？
陳江：
目前，這套系統處于快速推廣期，已經為歐美的60余家水廠服務，比如蘇格蘭的巴拉島自來水廠、尼斯自來水廠（Ness WTW）、北湖自來水廠（North Lochs WTW）、愛爾蘭的凱里克水廠等，都取得了不錯的效果，綜合計算下來，每年可為水廠節約25%以上的藥劑用量。以愛爾蘭EPS水務公司運行的凱里克水廠為例，其每天水處理量為12000噸，水源主要來自周邊的湖泊水，具有有機物含量高、pH隨季節變化大等特點。CoagSense系統首先通過后反饋對水源的pH進行調節，使pH穩定在5.8~6.3之間。根據水質特點，混凝劑以硫酸鋁為主，系統以表面電荷分析儀測量值SCV為控制參數，以UV254為驗證參數，后反饋控制加藥泵開度，從而實現水質檢測→藥劑調控→水質優化的工藝閉環。系統自動化運行一段時間后，實現出水濁度低于0.5 NTU。采用了CoagSense系統和其它自動化設備，EPS水務公司一個運營工程師可以管理7個自來水廠，運行效率明顯高于國內平均水平。
《給水排水》雜志社：
關于混凝沉淀還有哪些值得關注的技術或產品應用介紹嗎？
陳江：
我們還有一些實驗室或便攜的解決方法。過去的混凝劑投加前需要取原水水樣到實驗室，設置不同濃度的藥劑和pH，通過手動滴定的方式確定添加范圍，這種方法要求操作人具有一定專業背景和實踐經驗，且過程耗時費力、納入評估的參數少、應用效果也滯后，加上水樣濁度、帶電量等在運送途中的變化，往往花了很多精力測得結果卻與實際不符。為此，Pi推出了的實驗室混凝滴定儀——LabSense，它是目前市場上少數可以實現顆粒表面電荷分析的設備，它可以在實驗室使用，也可以拿到現場檢測，5分鐘即可獲取結果，操作簡單，可以快速確定混凝藥劑和酸堿藥劑的工藝需要量。
此外，英國Pi產品在給排水水質監測和控制方面還有很多獨特的解決方案，歡迎大家到管網了解。未來我們也會專注于國內市場的應用，針對性地研發和推出新的技術和產品，并強化品質與售后，希望為國內的涉水企業提供優質、專業、“零”維護的產品與服務。
結語
隨著一帶一路的發展，我國與歐洲的聯系會更加緊密，未來會有更多與飲水、污水相關的技術、產品和理念交流合作。通過本次訪談，我們進一步了解了歐洲混凝沉淀的管理理念與應用技術，對英國Pi公司的產品與服務也有了深入了解，未來希望借助多方資源、解放思想、開拓思路，推動更多優秀的企業和機構參與國內合作，保障居民供水安全，促進中國水務新發展。
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