企业间协同探索，水处理工艺获突破

位于美国新泽西州爱迪生市有一家名为“米德尔赛克斯”的水务公司，这家净水厂日处理水量 6000 万加仑，其原水主要来自特拉华州的 Raritan 运河。原水中有很多有机物，净水处理就是要尽可能去除有机物及消毒副产物（如三卤甲烷）。

由于消毒副产物通常是作为消毒剂的氯与有机物反应形成的，所以必须获取是何种有机物导致了这个问题的相关数据。但是在获取数据时，“米德尔赛克斯”公司却遇到了问题。它需要测量的是构成这些有机物的组分，而不是大多数公用事业公司那样只测量原水中总有机物，即一切有机物的组合。“我们的目标是改变加入原水的化学物质，去除有机物的同时能减少消毒副产物的形成。” 米德尔赛克斯的负责人Dave Brogle 表示，由于没有现成的方法可供参考，他将目标指向消毒副产物，尝试利用荧光光谱技术将三卤甲烷分馏或分解成更小的组分，但这却是一个缓慢而复杂的过程。这成为摆在 Dave 面前的一道费解难题。

2015 年左右，Dave 开始接触到 HORIBA。HORIBA 为其提供的Aqualog® 同步吸收-三维荧光光谱仪，可以对水中的有机物直接进行快速、灵敏的光学分析。该光谱仪能同时测量吸收光谱和荧光激发-发射矩阵（A-TEEM），采集速度比其他仪器快 100 倍，这个测量结果令 Dave 欣喜不已。于是，他希望进一步加强和 HORIBA 的合作，解决水处理难题。HORIBA 也非常希望深入水处理行业，于是两家企业一拍即合，决定继续合作开发仪器功能，让 Aqualog 在水处理行业发挥更大的作用。

“我们开始研究如何利用分析数据得出一些实时信息，这样就可以对净水处理方式进行调整，”Dave 说。“比如在有机物流入后，我们调整加入的化学物质或PH值，如果这些措施有效，那么排出的有机物应当有所减少，进而减少消毒副产物的形成。我们希望通过仪器就能够实时看到结果。”

实际工作中，Dave 将采集的有机物数据导入，让 HORIBA 仪器对这些数据进行处理，并将其与已知的潜在有机物成份进行比对。HORIBA 可以根据荧光反应，同时计算自来水进入供水系统经处理后产生的消毒副产物成份。这样一来，水源中的有机物成分与处理后的消毒副产物成分便可一目了然，对净水处理的解决方案有极大的帮助。

并行取样了 2 年，Aqualog 的计算结果和处理厂样本分析的结果高度一致，Aqualog的准确率达到了 99%。这一成果让 Dave 感慨“研究真的需要很长时间”。

既然方法可行，那有没有可能进一步缩短计算时间，可以更实时地获得这些数据，并在水排出处理厂前做出实际改变？

“增设一个操作员级别的控制面板就可以让这一目标实现。这样访问监测和控制有机物及其相关问题所需的重要参数都能触手即得，不再需要化学计量学专业知识。“HORIBA 的 Aqualog 产品经理 Adam Gilmore 博士说，他也是 Datastream 控制面板插件开发过程中 Dave 的对接人。

他表示：Datastream 软件的操作面板界面可与 Aqualog 无缝协作。它们能够完全自动化地分析和报告各种有机物参数，这些参数对管理、优化饮用水处理过程至关重要。其提供的化学计量学分析无需冗长的用户计算，对企业来说无疑大大降低了仪器的运用成本。

“Datastream 软件使我们能够快速获得我们想要的数据，”Dave 说。“取样完毕就能得到你想要的结果。在此之前，你必须获取数据，并用软件对数据进行处理。现在，我们只需把样品放进去，数据就出来了。整个过程几乎都实现了自动化。”据估计运用Aqualog荧光光谱仪可以缩短数天的检测分析时间。

另外，该项目虽然主要作为与米德尔赛克斯水务公司的合作项目，但也考虑到了许多其他公司的适用性。

米德尔赛克斯拥有自己的工厂实验室，并有一间用于分析挥发性有机物的有机物实验室。基于检测分析技术的大大进步，他们正在计划扩大水处理厂的处理能力，并决定尝试改用臭氧作为主要消毒剂。Dave 说，臭氧更贵，但在供水消毒方面也更有效。该项目大约需要两年完成。而这一项突破性举措，正是得益于这些年对 HORIBA Aqualog 的实时数据采集与分析功能的合作性研究探索。

与此同时，在过去一年里，米德尔赛克斯一直在处理厂取样进行一项臭氧试验处理的试点研究。现在，他们还在运河的特定区域取样。 Aqualog 荧光光谱仪实时在线处理技术让他们可以提前 2、3 天就做好准备。这显然是非常重要的。“因为水只能处理一次，一旦流经处理厂，就不可能再让它流回来。” Dave 说。

HORIBA Aqualog® 同步吸收-三维荧光光谱仪 的成功研发，不仅帮助企业解决了费解难题，更进一步激发了研发人员的灵感思路，开发出新的产品（操作面板与应用软件），帮助企业实现自动化实时分析，高效率出具结果以帮助决策。这是企业之间彼此开放、信任与协同探索之下的荣光之作，利于企业发展，也造福了人类。