便攜式顆粒物計數(shù)儀

1、IBR顆粒物計數(shù)儀器功能

水處理過程中，除了消毒環(huán)節(jié)外，實際上是在通過加藥使水中的小顆粒凝結(jié)成大顆粒，這些大顆粒便于沉淀和過濾。然后通過后續(xù)的沉淀和過濾過程，使水變得潔凈。整個過程中，我們實際上是在處理顆粒物，如果能監(jiān)測到各個階段不同粒徑顆粒物的數(shù)量，對我們優(yōu)化處理過程十分重要。顆粒物計數(shù)儀就是能夠檢測出被測樣本中各種不同大小的顆粒物的分布情況，也就是說，該儀器能同時檢測出2微米-3微米大小的顆粒有多少，3-5微米、5-7微米、7-10微米、10-15微米、15-20微米、20-25微米、25-50微米的顆粒各有多少。在使用顆粒物計數(shù)儀前，人們只能通過一個具有統(tǒng)計意義的濁度值來檢測處理過程，實踐證明濁度值是一個非常局限和初略的替代值。

2、儀器的測定原理

顆粒物計數(shù)儀使用更精確的激光二極管光源，形成一束非常狹小又非常明亮的激光，其與被檢測的液體流向垂直。入射光束由于被液體中的粒子阻擋而減弱（見圖）。這種瞬時的光強變化引起光電二極管接收電壓信號的變化，該變化與粒子通過光束時的截面積（也就是粒子的大小）成正比。每一個粒子通過光束時引起一個電壓脈沖信號，脈沖信號的多少反映了粒子的數(shù)量。不同粒徑的顆粒物數(shù)目由不同的測量頻道獲得。與濁度儀不同，顆粒物計數(shù)儀的測定結(jié)果直接反映了顆粒物的物理參數(shù)，即顆粒物的濃度（個/毫升）和粒徑分布。

3、IBR顆粒物計數(shù)儀關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)

4、主要應(yīng)用范圍

Ø 水質(zhì)監(jiān)測

賈第鞭毛蟲和隱孢子蟲一直是水處理行業(yè)非常重視的問題，由于傳統(tǒng)的氯消毒難以殺死這些對人類健康產(chǎn)生危害的某些病原體，只能考沉淀和過濾手段限制其進入飲用水。目前上通用的檢測方法是美國EPA的1623方法，但這種生物檢測法需要建立精密的實驗室、昂貴的實驗設(shè)備和藥劑、經(jīng)驗豐富的實驗專家才能實施，而且需要幾天甚至更長的時間才能檢測出結(jié)果。

由于這兩類病原體的直徑在2到15微米之間。在美國，實驗研究表明當水處理過程中能將出水中的大于2微米的顆粒物數(shù)量限制在每毫升50粒以內(nèi)，在這樣的出水中檢測到當以上兩種病原體的概率幾乎為零。

欲使處理過的水質(zhì)達到可直接飲用的標準，對病原體的監(jiān)測變得尤為重要。在一般情況下，病原體的量是和相關(guān)粒徑的出水顆粒物的量相關(guān)的。因此，采用顆粒物計數(shù)儀定量監(jiān)控相關(guān)粒徑的出水顆粒物的量對于保證出水水質(zhì)，嚴防惡性事件的發(fā)生起著重要的作用。

Ø 水廠燒杯實驗

為了確定絮凝劑的投加量，會定期進行燒杯實驗，濁度儀是檢測投加效果的傳統(tǒng)手段。但是濁度并不能真實反映投加效果，因為您真想知道的是投加的絮凝劑產(chǎn)生了多少較大粒徑的礬花。濁度并不能明確告訴您這些，它只用一個初略近似的方法給您一個參考。另外您在實驗時會發(fā)現(xiàn)濁度儀的讀數(shù)很不穩(wěn)定，在測同一個樣本時讀數(shù)也在跳動，您只能讀個近似值。

您想知道的事情，IBR生產(chǎn)的顆粒物計數(shù)儀可以告訴您。您可以在絮凝劑投加前后兩次測量樣本中8個不同粒徑范圍的顆粒物數(shù)量，通過對比，您就知道投加效果如何。

這種方法在歐、美已經(jīng)廣泛使用，在中國的一些水廠也開始使用。國內(nèi)已經(jīng)有北京自來水、廣州自來水、深圳自來水和上海自來水等水司大批量應(yīng)用并取得了很好的回報。

Ø 監(jiān)測、優(yōu)化和評估過濾器

用過濾器濾除水中的顆粒物是水處理中*的環(huán)節(jié)，但使用什么樣的濾池和濾料、如何操作是過濾的關(guān)鍵。操作得當，會使成本降低的同時，濾出水質(zhì)得到提高。反之，水質(zhì)不好，成本又高。

通過在線監(jiān)測濾前和濾后水中不同粒徑顆粒物的濃度，您能及時清楚地知道過濾器對不同粒徑顆粒物的過濾效率、過濾器的穿透時間、初濾水排放時間、反洗效果等。基于這些信息您可以確定：

1.及時報告過濾器的穿透

2.準確選擇過濾器的反洗時間優(yōu)化反洗水的用量

3.確定初濾水排放時間

4.評估過濾器的效率

5.選取過濾器的合理流量

如果您可以做好以上幾點，在保證出水水質(zhì)的同時會給您的公司節(jié)省大量的反洗水，并少排初濾水，進而節(jié)約大量成本。

濁度儀在以上過程中也可以提供些幫助，但由于其檢測值的滯后和粗略，效果比用顆粒物計數(shù)儀差很多。

Ø 絮凝過程優(yōu)化

水處理中的絮凝過程是使水中的顆粒物凝結(jié)形成較大顆粒物的過程，以便后續(xù)的沉淀和過濾處理。如果您能檢測到絮凝過程的不同環(huán)節(jié)的粒徑范圍的顆粒物數(shù)量，您就能判斷不同環(huán)節(jié)的效果。

通過在線檢測8個不同粒徑范圍的顆粒物數(shù)量，并比較各種不同情況下的絮凝效果，您能做到：

1.優(yōu)化絮凝劑的加入量

2.改進絮凝池的設(shè)計和操作

3.確定絮凝池的操作條件

5、主要技術(shù)指標解析和性能描述

分辨率（resolution）：當顆粒物通過計數(shù)儀的檢測孔時，計數(shù)儀除了計數(shù)外，還要測量顆粒物的粒徑，分辨率就是指測量粒徑的統(tǒng)計精度。分辨率用百分比來表示，比如顆粒物的實際粒徑是5微米，則實際的測出值的大部分應(yīng)該在5-5r微米到5+5r微米之間，r就是用百分比表示的解析度。顆粒物計數(shù)儀的分辨率（解析度）與實測顆粒物的粒徑有關(guān)，對同一臺設(shè)備來將，一般粒徑越小，分辨率越大。市場上顆粒物計數(shù)儀的分辨率一般在5%到20%不等，分辨率越小，粒徑的測量越精確，使后續(xù)的應(yīng)用的可信度越高，效果越好。雖然分辨率有其標準定義，但各廠家在標記分辨率時可能選擇不同的顆粒物粒徑。比如，IBR標記其分辨率為2微米時小于9%，而10微米時小于5%，有些廠家只標記10微米時小于10%。在比較分辨率時要比較在同一粒徑時的數(shù)值，而不看粒徑只比數(shù)值是沒有任何意義的。

測流精度（Flow rate）：測流精度是指顆粒物計數(shù)儀測量其檢測顆粒物時，對水流的流量速率的檢測相對誤差。因為顆粒物計數(shù)儀要計算用戶zui關(guān)心的單位體積的顆粒物數(shù)量，即要用檢測的顆粒物數(shù)量除以檢測期間流經(jīng)計數(shù)儀的水的總體積。因而，流量的精度直接關(guān)系到zui后檢測結(jié)果的精度。市場上常見的顆粒物計數(shù)儀的測流精度為2%到15%，該值越小，其精度越高。

測量范圍：不同的檢測傳感器設(shè)計的測量范圍不同，一般從1微米到1毫米。這就象你選擇天平一樣，不同天平的測量范圍不同，選擇時應(yīng)該考慮你的具體應(yīng)用。還有一點，一般情況下，隨著測量范圍的加寬，解析度會下降，你知道精密天平的稱量范圍比較窄。凈水處理過程一般不會關(guān)心大到幾百微米的顆粒物，因為這類顆粒物不需要絮凝，而且肯定穿不透普通的濾池。實驗研究表明，在水處理過程中，人們zui關(guān)心的粒徑范圍在2-25微米之間，大于100微米的顆粒基本不關(guān)心。所以一位美國水處理研究專家在2000年出版的一本書里明確指出，超過100微米的量程對水處理意義不大。選擇時并不是測量范圍越大越好。

信噪比：信噪比是一個與測量范圍下限相關(guān)的參數(shù)，實際上是下限測量值的確定性的標志，具體意義是在測量廠商宣稱的測量范圍的下限粒徑的顆粒物時，檢測到的信號幅度與機器本身的噪音信號的特征幅度的比值。這個比值越大，說明能辨認檢測信號的確定性越強，反之就越不確定。一般來講，一個檢測器的噪音信號的幅度是設(shè)計水平確定的，檢測的粒徑越大，收到的信號幅度越大，所以對于同一個傳感器，如果生產(chǎn)廠家聲稱其可檢測到的顆粒物越小，其信噪比就越小。所以在測量下限相同的情況下，信噪比越大越好。工業(yè)標準要求信噪比應(yīng)該大于2：1，當信噪比大于這個值后，信噪比的繼續(xù)增加能減少檢測到的顆粒物的數(shù)量與實際數(shù)量的偏差，但影響不是很大。特別是當信噪比大于3：1以后，信噪比的增加對檢測偏差的影響已經(jīng)很小，所以很多廠家的信噪比設(shè)計為3：1。

計數(shù)效率：計數(shù)效率也是zui重要的指標，但是它與分辨率表示同樣的特性。雖然計數(shù)效率與分辨率沒有簡單的換算關(guān)系，但實際上，分辨率確定了計數(shù)效率，反過來亦然。所以大部分廠家只給出其中一個指標。這給比較帶來不便。

對小粒徑顆粒,由于監(jiān)測的離散性,并不是所有的顆粒物都能檢測到．對較大粒徑的顆粒物，檢測到的概率會增大，直到*。計數(shù)儀對某一特定粒徑的計數(shù)效率定義為對該粒徑的顆粒物的測到概率，也可以是測到的百分比。

計數(shù)效率隨粒徑的增大而增大，在某一閾值達*, 比較時看50%的粒徑點和*的粒徑點。計數(shù)效率基本上可以通過解析度和敏感度確定。

*性(Coincidence Loss)：指顆粒計數(shù)值的相對誤差用百分比表示。同一臺計數(shù)儀的*性隨所測樣品中顆粒物濃度的增加而增加，也就是說在顆粒物濃度很低時，所測值與實際值相符的非常好。當顆粒物濃度增高時，所測計數(shù)與實際顆粒物數(shù)會出現(xiàn)差異，濃度越高，誤差越大。市場上幾乎所有的顆粒物計數(shù)儀在顆粒物數(shù)量小于6000粒/毫升時,*性小于5%，只有在測量高顆粒物濃度的水樣時,*性才重要。廠家一般給出在某一濃度出現(xiàn)10%的誤差。這個指標稱為*性。比如：IBR在18000粒/毫升的濃度時，出現(xiàn)10%的誤差。

檢測zui大顆粒物濃度：如上所說，當顆粒物濃度增大時，顆粒物計數(shù)誤差會增大。當計數(shù)誤差大于10%時，業(yè)內(nèi)認為是一個臨界點。也就是說大于10%的誤差是不可接受的。所以各廠家把出現(xiàn)10%誤差的臨界濃度認為是可檢測的zui大顆粒物濃度。這個值與*性指的是同一個意思。

6、IBR顆粒物計數(shù)儀的技術(shù)*性

IBR的顆粒物計數(shù)儀一直占據(jù)美國市場的zui大份額，2004年秋，在美國加州剛剛有一個大水廠要上顆粒物計數(shù)儀，客戶通過對設(shè)備的直接檢驗，IBR由于性能明顯*而擊敗多家美國大供應(yīng)商，zui后中標。IBR的成功，主要是因為其技術(shù)*性，zui主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

Ø 高分辨率

IBR 顆粒物計數(shù)儀是水行業(yè)同等設(shè)備市場上分辨率zui高的，在對2微米的顆粒，分辨率達到9%，而對10微米的顆粒，分辨率達到5%，遠遠高出招標文件的要求。IBR的競爭對手在這一關(guān)鍵指標上的數(shù)值是對10微米的顆粒，分辨率為10%。分辨率越小，粒徑的測量越精確，使后續(xù)的應(yīng)用的可信度越高，效果越好。分辨率不高，檢測出的顆粒分布會出現(xiàn)比較大的誤差，使應(yīng)用效果大減。

Ø 高計數(shù)效率

計數(shù)效率的高低，決定顆粒物計數(shù)儀的對小粒徑顆粒的檢出率，IBR 顆粒物計數(shù)儀也是同類產(chǎn)品。對1微米的顆粒，檢出率為50%，對2微米的顆粒，檢出率>99.9%。而一般廠商只有2微米的檢出率為50%± 10%，3微米才檢測*± 10%。

Ø 同時計數(shù)和監(jiān)測流量，流量檢測精度高

目前市場上為水處理設(shè)計的顆粒物計數(shù)儀只有IBR一家的產(chǎn)品采用檢測流量的方法。其它各家都采用固定流量的方法。這兩種方法在水流和水壓穩(wěn)定、檢測孔無堵塞、出水管暢通并且流量調(diào)試很精確的條件下，沒有什么差別。但是當出現(xiàn)檢測孔被顆粒物部分堵塞以及其他影響流量的外界環(huán)境變化時，固定流量的方法就會出現(xiàn)誤差。誤差的大小依賴于這些因素對流量的影響大小。而IBR產(chǎn)品通過精密泵來調(diào)節(jié)流速，但同時在檢測水流。當出現(xiàn)以上干擾時，IBR的顆粒物計數(shù)儀會檢測到水流的變化，并且在計算顆粒物濃度時，采用檢測到的流量值，而不是固定值。在工業(yè)現(xiàn)場，以上的因素是經(jīng)常出現(xiàn)的，這種情況下，IBR的顆粒物計數(shù)儀能夠更準確地檢測出要檢測的顆粒物濃度。

Ø 去泡設(shè)計

IBR WPCS顆粒物計數(shù)儀水堰的下端進水口部分的*設(shè)計具有很好的去氣泡作用，這個機械設(shè)計已經(jīng)申請了。實際檢測證明，這種設(shè)計使氣泡的影響降到zui低。

7、國內(nèi)外使用情況

顆粒物計數(shù)儀已應(yīng)用于水和廢水處理。特別是, 顆粒物計數(shù)儀可用于優(yōu)化絮凝劑的加入量，優(yōu)化絮凝器的設(shè)計和操作條件，監(jiān)測和評估過濾器的過濾效率，優(yōu)化過濾器的操作和維護（如反洗頻率），定量監(jiān)測出水顆粒物，為控制有害病原體提供更多的信息等。該產(chǎn)品對于控制生產(chǎn)過程，提高出水質(zhì)量，降低原材料的消耗都起到了十分重要的作用。

美國南內(nèi)華達州的水處理廠是zui先采用顆粒物計數(shù)儀監(jiān)測水處理過程的水廠。上世紀70年代末，他們在每個過濾器的出水口都安裝了顆粒物計數(shù)儀。顆粒物計數(shù)儀提供了比濁度儀更可靠的數(shù)據(jù)，并能反映出微小的變化。該廠根據(jù)顆粒物計數(shù)儀的測量結(jié)果優(yōu)化絮凝劑用量和過濾過程。令人驚訝的是，絮凝劑用量的微小調(diào)整卻帶來巨大的收益：該廠僅用兩年就收回了購買和安裝顆粒物計數(shù)儀的所有投資。目前，在美國幾乎所有的油田下注水的質(zhì)量控制都采用這種儀器，另外，還有500多家水處理廠采用這種儀器。近年來，歐洲，日本，韓國和印度等也開始將顆粒物計數(shù)儀應(yīng)用于水處理中。

我國水處理行業(yè)使用顆粒物計數(shù)儀開始于2002年，首先是北京自來水九廠利用顆粒物計數(shù)儀發(fā)現(xiàn)水廠運行工藝中的缺陷，修改后產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益，在節(jié)約成本的基礎(chǔ)上，使出廠水水質(zhì)提高了不少。接著，在天津、深圳、廣州、沈陽、紹興、上海等地的水質(zhì)檢測站和比較*的水廠陸續(xù)采用。