影響HACH1720濁度儀準確度的因素及改進

仇榮強

目前HACH1720系列濁度儀廣泛應用于自來水濁度在線監測，但該系列濁度儀使用一段時間后，在線監測數據會產生一定偏差，影響了濁度儀測量的準確性。該文結合筆者自身多年使用經驗，分析了影響HACH1720系列濁度儀準確性的原因，并針對性地提出了改進方法，取得良好的實踐效果。

HACH1720濁度儀；自來水；濁度在線監測

1.前言

江蘇油田試采一廠供水站是江蘇油田企業自備自來水廠，負責江蘇油田生產生活用水的生產和輸送。在自來水生產中，濁度是出廠水水質最重要的一個指標參數，屬于強檢指標。為了確保水質在制水工藝各個階段的濁度達標，現代化水廠普遍采用在線監測濁度儀來實現凈水過程中濁度指標的監測和控制。目前國內水廠中，使用范圍最廣、時間最長、數量最多的濁度儀當屬美國HACH公司生產的系列1720濁度儀，江蘇油田水廠現有3臺在線1720系列濁度儀，分別用于在線監測濾后水濁度、出廠水濁度。下面以1720系列中最具代表性的1720E型濁度儀為例，結合日常維護工作，分析探討一下影響該類型濁度儀測量準確度的主要因素。

2.HACH1720E濁度儀組成部分

HACH1720E濁度儀主要由控制器、濁度計本體、氣泡捕集器和儀表首部總成四大部分組成。

3.HACH1720E濁度儀的工作原理

明確HACH1720E型濁度儀的工作原理將幫助我們更好地理解何種原因會影響到儀表測量的準確性。

如圖1所示，由濁度儀內部集成電路板上的端子排向燈泡供電，點亮燈泡后，1720E濁度儀通過把來自傳感器頭部總成的平行光的一束強光引導下進入濁度儀本體中的試樣。光線被試樣中的懸浮顆粒散射，與入射光線中心線成90度的方向散射的光線被浸沒在水中的光電池檢測出來，散射光的量正比于試樣的濁度。如果試樣的濁度可忽略不計，幾乎沒有多少光線被散射，光電池也檢測不出多少散射光線，這樣濁度讀數將很低。反之，高濁度會造成很高程度的散射光線并產生一個高讀數值。

試樣進入該濁度計本體并流過氣泡捕集器的折流網。試樣流使氣泡或者緊貼折流系統的各個表面或者上升到表面并放散到大氣中去。在通過氣泡捕集器后，試樣進入該濁度計本體的中心柱內，上升進入測量寶并從一個溢水器上溢出進入排放口。每秒鐘取一次讀數。

4.影響準確性的因素及改進

結合多年的工作實踐，我認為，當遇到1720系列濁度儀測量值出現偏差時，應從以下四個方面著手加以解決。

清洗濁度儀。清洗部件包括首部總成中的燈泡、透鏡、充電管窗口、氣泡捕集器及桶身本體。燈泡、透鏡表明有積垢會影響到進入試樣中的入射光線強度，光電管窗口有污垢會影響到進入光電池的散射光線強度，氣泡捕集器和筒身本體不清潔直接影響到試樣本身原有的濁度，這些原因都可能造成濁度儀測量值不精確。所以維持濁度儀本體內部和外部、首部總成、一體式氣泡捕集器及其周圍區域的清潔非常重要，尤其是在測量低濁度試樣的情況下。具體的清洗方法詳見1720E分析系統儀表的說明書，不再贅述。

控制進樣流量。進樣流量的大小很容易影響濁度儀的準確度，流量過大會使“微氣泡”通過氣泡捕集器，影響測量結果；流量過小又不能準確測出水樣濁度。我們總結出一個簡單易行的方法就是，水樣流量宜控制在沿測量筒內壁自然流出為佳。

優化局部線路。一般情況下，常規的清洗維護即可確保1720E濁度儀的讀數準確。但是，我們在長期使用過程中發現一個幾乎每臺1720E濁度儀都存在的缺陷，這個缺陷使得1720E濁度儀在正常工作一段時間后都會出現測量值較實際值明顯偏低的情況，并且無法校正。而這一點原因在該設備的使用說明書中沒有提及，下面讓我們從原理上分析這一缺陷產生的原因，并找出方法加以解決。

如圖2所示，正常情況下，電路板端子處輸出直流電壓4.2V，如不計損耗，該電壓直接作用在燈泡上，燈泡正常工作。

但在實際運行過程中，由于從電路板端子到燈泡兩極中間有4對接觸連接點，這些連接點長期工作在濕度較大的空氣中（這4對接觸點均處于筒體本體內），加上水中氯氣的作用，接觸點表面由于氧化造成接觸點電阻增大，同時因為燈泡電阻很小（經實際測量只有0.5歐姆左右），兩端電壓易受影響，根據公式：

U燈=U總識燈/（R燈+R1+R2+R3+R4）

在U總=4.2V不變的情況下，R1~R4越大，燈泡兩端電壓U燈就越小。當不能滿足燈泡正常工作電壓要求U燈≥3.5V時，燈泡的工作亮度達不到要求，就會造成濁度儀的測量值明顯低于實際值。

明白了濁度儀讀數偏低的原因，自然就找到了解決的方法。那就是降低接觸點的電阻。較簡易的方法是采用防水膠帶包住接觸點，且時間一長仍然會出現表面氧化現象。實際工作中較多采用減少接觸點的方法，即用一根導電性能良好、電阻很小的導線直接連接燈泡和電路板端子兩端，去除中間環節，可以根除這一缺陷。缺點就是要拆開首部總成進行焊接，較為繁瑣。

下表就是改進前、改進后1720E濁度儀和實驗室分別對不同時期的4種水樣進行濁度檢測的效果對比（單位：NTU）

從表中可以看出，改進前，濁度儀和實驗室對同種水樣的檢測結果相差較大，一般相差為0.25~0.30NTU，二者相差高達29~46%。改進后兩者對同一種水樣的檢測結果差距明顯縮小，為0.02~0.08NTU，二者相差為10%左右。

5.結論

1720系列濁度儀在使用過程中，準確性會隨著時間的推移逐步下降。經過長期的使用和研究，我認為堅持定期清洗濁度儀本體，保持本體內部清潔；改進優化光源部分的局部線路；保持水樣流量的合適大小等措施很大程度上可以改善和提高HACH1720系列濁度儀的準確度，為我們合理調整水處理過程參數，保證飲用水水質提供更為可靠的依據。