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水質監測的趨勢---行動起來，實現生產與可持續發展目標
水處理工業正得到密切關注。我們高興地看到，不僅是基礎設施，還有質量、節能和相關法規都登上了頭條。人們對水的熱情高漲，很多公司都在為水資源效率制定嚴苛的標準和指標，并以此作為企業的驅動力。我們看到消費者對此也比之前更感興趣。相對于價格，消費者更重視質量和可持續性，這導致生產者的質量成本增加。隨著企業和消費者的日益關注，水務專業人士和用戶(每個人)目前面臨的挑戰是如何將熱情轉變為行動。
水質監測是幫助實現生產和可持續發展目標以及改善工藝控制的關鍵手段。跟蹤污染物或污染物類別十分重要，因為這會影響水處理效果、產品質量或設備投資。易于檢測并根據檢測結果，最大限度地減少有機污染，有助于防止產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：
從技術和數據中獲得更多信息
幫助跟蹤和處理現有和新型污染物的新技術已經出現。此外，數據可視化手段越來越多地用于評估趨勢變化和預測性能。這些分析技術和數據可視化手段的協同可以幫助企業制定性能指標。然而，跟蹤和趨勢統計背后一定有它的目的。僅為了收集數據而獲得的數據是低效的，不進行分析的數據也是無用的。因此，需要一些簡單的工具將數據轉化為行動。
確保水質適合其應用
目前存在一種共識，即所有的水都是一種水資源。這意味著公共事業單位和企業必須調整他們的目標，因為水資源是所有人共享的。然而，水有各種各樣用途和應用，每一種都有其可允許的質量偏差或污染物限制。出于特定目的而進行水處理和水質跟蹤，以此來優化水資源利用和優化水處理過程中的時間、精力和勞動力，是非常重要的。
高效跟蹤污染物
隨著對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操作人員和工廠來說非常有價值，可以使他們采取行動，用數據驅動決策。這種工具可以捕捉所有有機化合物并跟蹤所有含碳污染物。碳很容易存在于各種行業的產品和工藝過程中，包括化學品、食品飲料和制藥等行業。當這些化學品和藥物進入環境時，碳也存在于令人擔憂的污染物中。進入市政處理設施的污染物中，有機物占大多數，通常包含動植物腐爛物及工業排放廢水。對于所有這些不同的有機化合物和污染物，確定一個總體參數進行跟蹤，這在許多方面對生產率和合規性都至關重要。
在下列不同情況下，監測有機物來滿足質量和/或法規要求很有益處：
從河水里獲得的飲用水需要滿足人類健康的特定標準；
化工廠排放的廢水被要求不能破壞環境；
飲料生產廠的鍋爐給水不能損壞設備，也不能含有產品物質；
半導體生產廠的超純水要求不含可能影響芯片生產的有機酸或堿。
結合現實世界的挑戰
讓我們以上述每種情況為例，了解一個簡單的監測工具如何幫助將數據轉化為行動。這些情況都有極其不同的水質標準，使不同來源的水適用于特定應用目標。
01
來自河流的飲用水需要根據季節和水源構成的變化進行調整。大多數要去除的污染物都是天然有機物(NOM，Natural Organic Matter)，除非河流位于工業設施下游，或天然有機物已經分解成為微生物生長的養料。對天氣和工業情況進行跟蹤，直接關系到短期(如改變化學品使用量)到長期(如采用新技術擴容或改造)的處理行動。當特定微生物或新型污染物的檢測對工廠配置至關重要，但又無法進行高頻率檢測時，就需要一種快速簡單的分析工具用于日常監測，以便提供準確、可靠和有說服力的信息。對有機化學負荷、天然有機物和微生物生長所需的潛在有機養料進行跟蹤和趨勢統計，可獲得相關的行動數據。
02
化工廠的一個關鍵目標是盡量減少廢水，因為廢水超標會受到污染物排放罰款和潛在的產品損失。跟蹤不同批次、生產周期或工廠條件變化情況下的廢水負荷，可以在最大限度地減少環境影響并提高工藝理解方面提供有價值的信息。這些工廠需要與當地市政合作，以確保雙方的無縫運行。污水處理的負荷或原料主要以碳為主，特別是在大型化工和石化工業中。碳負荷的變化會影響廢水的生物處理，這是由于養料與微生物和營養物質的比例不平衡所致。維持適當的特定比例，以達到排放標準。這不僅有利于化工企業，也有利于下游城市和環境。
03
飲料制造商需要純化水來產生蒸汽作為生產的一部分。廠家可以回收部分冷凝水作為鍋爐給水，并將其與水源水結合作為補給水。原料水需要高度凈化，以避免結垢、沉積或對工廠設備產生腐蝕，這意味著原料中不能含有任何冷卻液、水源污染物和產品組分。為了實現再利用和回收的目的，在水流匯集點設置可靠的監測手段是非常重要的。飲料的成分通常來自有機化合物，其中包括香料、色素和糖。冷卻液如乙二醇或環境冷卻水也可能攜帶有機污染物。這些有機物面臨的問題是在高溫高壓下會分解為腐蝕性的有機酸，這些成分會導致產品損失。跟蹤有機物有助于工廠在潛在的水回用、補給水和最終的設備防護方面迅速做出決定。
04
半導體制造需要大量的純化水。獲得所需純度純化水的技術既復雜，成本又高。要求每一步都要精確控制，因為滿足芯片要求的水質必須沒有任何污染。水處理過程中的化學品及其處理過程產生的副產品會分解，需要對它們進行密切監測，以保證不會影響工藝生產過程。監測所有的有機物，特別是關鍵的有機酸和有機堿，可以為重要決定提供數據以優化生產。此外，除了芯片制造，水在半導體設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重要。生產需求的增加意味著對水的需求增加，可能會造成居民用水的緊張。在回收和再利用方面做出的努力會繼續幫助滿足這些用水需求。
了解和理解水的用途，可以簡化從驅動力到行動的步驟。通過對有機物的綜合監測可以實現這種對水處理過程的理解，不僅可以達到質量優化的目的，還可以提高效率。“碳跟蹤”在整個過程中追蹤不同的有機化合物和污染物，以此可以了解水質反映的各項問題。這適用于許多行業和應用，包括飲用水、飲料制造、發電、蒸汽生產和半導體制造所需的超純水等方面。
我們的水是有限的，但卻有無數用途，所以我們必須了解和優化水質，以確保它能匹配使用目的，并進行*的使用。越能將可持續發展和環保合規性的驅動力和熱情，與有意義的監測數據聯系起來，我們就越能更好地履行我們的承諾，改善我們對這個通用資源的利用。
原文英文版刊登于《Water Technology》雜志2021年，
作者：Amanda Scott(Sievers分析儀全球產品經理)。