鐵和錳的濃度突變通常可以用於表徵自來水處理過程中砂濾工藝的效能。常規的實驗室分析儀鐵和錳的過程有延時的特點，難以高效準確的用於指導砂濾工藝的管理和維護。當進行過濾器反清洗時，Hach EZ系列分析儀能夠提供快速、及時的資料或報警，從而能夠最佳化工藝流程，令宕機時間最小化；保護水質且降低成本。能夠避免潛在的水質風險，自來水廠也能夠更好地評估新的過濾器效能和相關技術。

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背景

鐵和錳通常並存於地表水、地下水等水源中，但錳的濃度通常要低得多。

錳天然存在於土壤、大多數地表水和地下水中，由於其在酶的作用中扮演一定的角色，錳元素成為了許多生命體的基本元素。對人類來說，錳的最大來源通常是食物。胃腸道吸收的錳由身體調節以維持體內錳的平衡，因此透過口服獲得的錳通常被認為是毒性較小的元素之一。然而根據最近的研究，飲用水中的錳的參考值一直有待商榷。中國大陸針對飲用水的錳含量限值為 0。1mg/L。

鐵是地殼中一種豐富的金屬，主要以氧化物的形式存在。鐵離子 Fe2+和Fe3+很容易與含氧和含硫化合物化合，形成氧化物、氫氧化物、碳酸鹽和硫化物。鐵也是人體必需的微量元素，它在血液和酶中起著至關重要的作用。

河流中的鐵濃度通常較低，一般為 0。7 mg/L。處於厭氧的地下水中鐵通常以 Fe2+的形式存在，濃度通常為 0。5-10 mg/L，但個別極端濃度可能高達 50 mg/L。飲用水中的鐵含量通常低於 0。3 mg/L，這也是中國飲用水標準中鐵含量的限值。但在使用鐵鹽作為絮凝劑的國家以及在配水管網中使用鑄鐵、鋼和鍍鋅鐵管的國家，其飲用水的鐵含量可能更高。

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五大監測緣由

居民抱怨

自來水的變色、異味和固形物是公眾投訴飲用水的最常見原因。鐵和錳一方面是異味和變色的原因之一，另一方面它們也是變色和異味等問題關鍵的預警引數。處理這些投訴以及進行調查和實施補救措施的成本可能非常高。濁度在自來水廠中是最常見的預警指標，透過濁度分析儀的報警訊號，工作人員可以採取措施將混濁的水從配水管網中分流出來，避免進一步問題升級。但渾濁可能是由各種問題引起的，而鐵和錳的增多是由特定問題引起的，因此監測有助於查明原因並給出合適的緩解措施。

健康風險

鐵和錳對健康的危害很小，但是細菌會導致腐蝕並使鐵濃度升高從而出現與細菌相關的風險。對人類來說，鐵的致死劑量是體重的200-250mg/kg，該劑量會導致大量的胃腸道出血，但鐵中毒是非常罕見的，透過飲用飲用水的鐵攝入量通常很低，不大會引發健康問題。不過，氧化鐵被認為是金屬和半金屬的有效清除劑，這有可能會導致砷含量的增加。

政府監管

許多政府或組織（包括飲用水供應商和飲料行業）在相關法規或標準中都會針對鐵和錳的最大濃度做相關規定。對於那些使用鐵鹽作為磷酸鹽去除混凝劑的廢水處理廠，排放批准中也會包括對鐵（通常為總鐵）含量的限制。SMCLs規定的鐵含量為0。3mg/L，潛在的外觀問題包括鏽色，沉澱物，金屬味，以及紅色和橙色的水染色。SMCLs 裡的錳含量為 0。05 mg/L，潛在的外觀問題為黑棕色，黑色染色 和苦澀的金屬味。

結垢和腐蝕

處理蒸汽或冷卻水的工業裝置所使用的鑄鐵管道和裝置易受多種腐蝕機制的影響。機械和 化學腐蝕可以從鋼表面剝離和溶解鐵，而這種未結合的鐵可以沉積在水處理系統的其他點的表 面上，從而導致進一步的腐蝕。透過監測水樣中鐵的含量能夠及時瞭解管道或鍋爐的腐蝕情況 或針對性處理。

降低成本

對於使用鐵鹽作為絮凝劑的水處理廠來說，這些化學物質可能會帶來巨大的成本。因此，儘管使用足夠的混凝劑來去除固體很重要，但鐵鹽也不能被過量投放，因為這樣會使過濾器過載，並將殘留的鐵鹽留在水中，這將導致處理成本上升。

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持續監控-工作原理

HACH EZ 系列分析儀採用線上比色技術，能夠準確可靠地測量關鍵水質引數。智慧，自動化的操作和功能有助於提高分析儀的的分析效能。最小化停機時間並無需操作員干預。機器清洗是自動的，校準和驗證頻率都可以由使用者設定。EZ1000 系列能夠同時測量最多 8 個樣品流。這樣就降低了每個取樣點的成本，但是在下達指令時需要保證指令精準詳細。

EZ1000 鐵分析儀使用 TPTZ 試劑，其在反應時會形成很深的藍紫色，以此測量溶解鐵（II）、鐵（III）和總溶解鐵（II+III），迴圈時間為 15 分鐘，標準測量範圍為 0-1 mg/L。但可以透過校準曲線的設定或稀釋功能來測量低濃度（0-0。1mg/L）或高濃度（0-10mg/L）的樣品。

EZ1000 錳分析儀使用甲醛肟法在 450nm 處測量溶解的錳 Mn（II），標準測量範圍為 0-1 mg/L Mn，量程同樣可以有多種可選，迴圈時間為 10 分鐘。

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連續監測的優點

一般來說，實驗室分析水質指標資料具有較高的可信度。然而，在取樣和傳遞結果之間存在一個時間延遲，並且偶爾取樣可能會因為錯過了濃度峰值而監測不出風險。線上分析儀由於取樣的及時性和分析時間較短的特點，因而能夠大大降低這種風險。此外，EZ 系列分析儀提供標準的 4-20mA 訊號輸出並配有報警程式，正常情況下在量程內的異常濃度都可以被監測到，並將報警訊號傳送至控制中心。

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總結

隨著感測器技術的進步，連續監測和實時控制系統有助於最佳化水行業內的各種處理工藝。在提高工藝效能的同時也可以降低相關成本。隨著 HACH EZ 系列線上分析儀的不斷最佳化和進步，如今不僅能實時評估進廠及出廠水的鐵錳含量，更重要的是透過對鐵錳含量的實時監測側面反映濾池工藝的效能和狀態，這對於更加高效的安排和管理濾池反衝洗操作大有幫助。