北卡州亚德金河水 (Yadkin River) 的浊度定期地快速且大范围的波动，给金市自来水厂的操作者极大的挑战。在旱季，河水浊度平均为6至8NTU，但在雨季暴雨时可在30分钟内河水浊度提高到800NTU或更高。位于北卡州东北部的工厂的操作人员进行了6个烧杯测试，然后等待结果，这可能需要一个小时左右。“那时，我们测试的水已经通过了絮凝池，正在流向过滤池，” 工厂主管Ben Marion说。“在风暴期间，我们尽可能地添加明矾混凝剂 (100 ppm)，但最终的浊度数字从未低于6到10 NTU。”

为了寻找解决方案，工厂在2014年改用DelPAC 2000混凝剂，一种聚合氯化铝 (USALCO)。“PAC它工作得很好，但我们仍然缺乏一种快速测试样本的方法，” Marion说。“我们当时正在进行工厂升级，我希望我的操作人员拥有先进的技术来运行工厂。”该工厂有一个过时的流动电流监控仪，Marion与Chemtrac公

司的销售经理Mark Vandiver讨论了应用方案，后者

带来了一台台式LCA-2实验室电荷分析仪，可以测量

颗粒表面的电荷，并通过滴定过程预测PAC以中和

电荷的用量。

“那是一个转折点，” Marion说。“我们用移液

管手动滴定PAC，五分钟后就有结果了。演示结束

后，我们买下了那台仪器。”它加入实验室后影响

了工厂的整个生产流程。后来，工厂购置了更先进

的在线式电荷分析仪，进一步提高了工艺一致性。

常规生产流程

设计处理能力3百万加仑/天（3 mgd，mgd-

million gallons per day，最终设计为6mgd ) 的工厂

改造于2015年11月投产。原水泵站的两台2100加仑/分钟（2,100 gpm）垂直涡轮泵，将亚德金河水输送到水处理流程前端的静态快速混合器 (lightning - SPX品牌)。处理工艺包括添加PAC 2000和必要时调整pH值。

源水经混合器流过8个5200加仑（5200-gallon）的絮凝池 (每列4个)，然后进入两个280000加仑（280,000-gallon）的沉淀池。操作人员加入次氯酸钠去除铁和锰，然后水流到4个FilterWorx双介质过滤器 (Leopold – Xylem品牌)，使用Leopold IMS帽多孔板支撑的34英寸的无烟煤和6英寸的沙子的过滤器。过滤后的水用烧碱和聚正磷酸盐处理，然后就地储存[1]在四个地上水池中，总计250万加仑。两台350马力、4800 gpm垂直涡轮泵将加入了次氯酸钠的水送入一个增压泵站，储存在三个总共350万加仑的地下水池中。

从升压站，水被抽到三个高架储水池 (总共105万加仑) 和一个地下储水池，然后通过12英寸的主水管分配给2.5万名用户。该系统储存了800万加仑的水，足够用这些户3天使用。

改善的流程

一旦使用了电荷分析仪，“工厂的变化是惊人的，” Marion说。“现在，在暴雨季节调整化学品加药剂量只需要几分钟，我们每天加400磅PAC，而不是800磅。”减少化学品进料减轻了过滤器的负荷，提高了过滤时间，并延长了介质寿命。Marion说:“大雨几乎使过滤器达到了0.30 NTU的极限，并将过滤器的运行时间缩短到6或8小时。”“上游的絮凝效果更好，操作人员可以每隔84小时对过滤器进行一次空气冲洗，而之前的时间为48 - 60小时，并且在5 - 6年内更换无烟煤，而不是每年更换一次。”

在沉淀池中去除更多的有机物和颗粒物增加了每天排入废水井的污泥量。操作人员每周使用Klampress 1米带式压滤机对污泥进行脱水，聚合物使用量从每次150磅下降到不足100磅。“泥饼的固体含量从18%增加到30%，” Marion说。“每两周，我们就把污泥运到垃圾填埋场。即使是污泥更干燥，我们的产量也从3.5干吨增加到8干吨。”

优化的流程

2016年5月，Vandiver建议将LCA设备与Chemtrac HA4在线流电流分析仪 ( HydroACT 4 analyzer + DuraTrac 4 sensor ) 配对使用，以在线确认是否添加了足够的化学物质来中和电荷。Marion说:“一想到能实时看到它通过快速混合器，就很有趣。”“ 当操作员了解到他们可以用在线流动电流监控仪来控制剂量时，有两名操作员威胁说如果我归还DEMO设备，他们就辞职。” 这套在线设备始终没有归还。

六个月后，操作人员已经了解了分析仪中哪些优化设置有效。Marion首先打电话给其他地区自来水厂里有流电流监控仪的操作人员，了解他们正在运行的监控仪设置。“差别很大，”他说。“一个城镇的为正30，而另一个城镇的为负10。”

操作员密切跟踪系统数据，确定流电流电荷设置范围，以有效地降低浊度。Marion说: “我们了解到，在浊度的上行运行正10到15个电荷，可以获得最佳的稳定数字，而在浊度的下行运行负10个电荷，可以让我们预先一步。” “然后，风暴在2017年4月底袭来。”

连续7天倾盆大雨，亚德金河 (Yadkin River)洪水水位超过了16英尺，最高水位达到22英尺。该设施的平均水位为2至2.5英尺。马里昂说: “当

我们在周一早上7:30到达时，源水的浊度约为40 NTU，我们添加的PAC浓度为28ppm。” “降雨开始后不到30分钟，浊度就飙升至400 NTU。我们用LCA分析，得到了70 ppm的PAC，然后使用在线流动电流分析仪对剂量进行了微调。这对我们来说意义重大。” 源水浊度上升到900 NTU，径流将其保持了两周。操作人员保持了3.0 NTU或更少的固定浊度数值，没有看到消毒副产物的增加。Marion说: “减少沉淀池中的氯添加 - 结合去除99%的有机物 - 没有留下任何可以形成总三卤甲烷和卤乙酸的东西。”

尽管如此，这一经验说服他将HA4分析仪升级为HA8，增加两个pH值和三个氯传感器。Marion说:“它们都连接到同一个分析仪，实现一拖六。满意的事情是检测氯不需要试剂。”“我们每月在试剂上省下的200美元，足以支付垃圾填埋场增加的倾倒费。” 对运营商来说最重要的是: 他们现在有技术和设备来满足他们的首要任务 - 为每个客户提供安全的用水。

工厂团队努力的另一个成果包括获得北卡州Area Wide Optimization Program（AWOP）计划的认可。Marion说:“我们现在正在满足AWOP的要求，并希望到今年年底我们将成为一个优化认可的工厂。”

[1]