云踪200
智能药剂浓度监测与投加系统
技 术 方 案
启盘科技发展（上海）有限公司
销售：吴斌 ([1**********])
技术：杨琲 ([1**********])
2015年1月
目 录
一、 Pyxis公司简介
为什么选择Pyxis
二、 行业与技术背景
2.1 冷却水处理行业的新挑战：按需加药
2.2 智能加药系统是提高水处理现场管理水平的利器
2.3 无磷配方的推广受到检测能力制约
2.4 水处理药剂浓度在线检测发展：两大技术
三、 云踪成套设备技术方案
3.1 云踪全自动药剂浓度监测与投加系统
3.2 云踪200自动加药系统的主要功能
3.3 荧光型水处理药剂以及校准标准液
3.4 案例分享
2 2 3 3 3 4 4 6 6 7 8 9
保密申明
本技术协议的签订和履行过程中，从对方获知的技术信息和商业信息（统称商业秘密），负有保密责任。无论在技术协议有效期内或技术协议终止后任何时间，未经Pyxis的书面同意，均不得以任何方式不当使用或向任何第三方泄露、出售、出租、转让、许可使用或共享。违反本条规定给Pyxis造成损失的，违约方应负相关的法律责任。
一、 Pyxis公司简介
美国Pyxis公司是全球领先的水质分析技术及智能加药管理系统的高科技企业，在荧光分析和聚合物检测领域拥有顶尖的专利技术。公司于2012年在美国创立，核心成员来自于GE和纳尔科等世界级的水处理化学品公司和Hach等世界级分析仪器公司，具有丰富的工业水处理的行业经验，以及多年的研发、销售、市场和技术支持的经验和能力。
公司成立时间不长，却已经推出了多款突破性的高技术产品：云踪系列智能药剂浓度检测与加药系统、CP-900系列便携式水质分析仪（可检测超过40种水质和药剂参数）、CT-500在线式荧光分析仪等。其中CT-500药剂浓度检测系统于2013年下半年在美国一经上市，就立即受到了用户的广泛欢迎，已经在美国、加拿大、墨西哥等国家安装超过500套。
面对中国日益严苛的环境标准和客户对药剂投加系统的高涨的自动化控制的需求，Pyxis在上海设立了销售和研发中心，并在常州建立了精益运营中心和实验室，更好地服务中国客户。启盘科技发展（上海）有限公司是Pyxis在中国的全资子公司，负责Pyxis在中国业务发展。
为什么选择Pyxis
创新性和革命性的解决方案
Pyxis提供世界领先的技术和解决方案以保证循环冷却水系统可靠、高效地运行，我们提供的专利技术各工业领域得到充分验证，能为客户带来新的价值。
世界级的产品体系
Pyxis产品已在全球各地使用，帮助客户解决了很多棘手问题，得到客户的广泛好评。Pyxis荧光检测技术能完美应对的高浊度、高色度水样检测，市场上还没有同类产品能达到这一水平。产品遵循世界级业界标准生产，并且根据客户和行业需求不断推动技术革新、产品完善。
富有经验的多元化团队
团队技术储备深厚，拥有一大批中国和美国专利以及相应学术成果。Pyxis的团队不仅是分析仪器的专家，更深刻理解水处理的需求，在不同的行业积累了丰富的工业水处理经验，包括能源电力，石油与石化，钢铁，造纸，商业楼宇等。
高效的技术支持和服务
位于波士顿和上海的研发中心，将结合客户和市场发展的实际需求，完善现有产品和开发新产品，同时将Pyxis全球的技术和经验分享给我们的客户，为中国的客户提供更优质的服务。
二、 行业与技术背景
2.1 冷却水处理行业的新挑战：按需加药
据统计，全球冷却水处理药剂及服务的总市场规模已达1600亿元，中国有近80亿元的份额。经过近二十年的不懈发展，中国企业研发生产冷却水处理药剂的性能已经有了极大的提高，在各个应用领域内打破了原本依靠进口的状况，呈现出百家争鸣的格局，并大量出口。
但在冷却水现场服务和管理中还是仍存在各种挑战：
各地水资源的紧缺，提高浓缩倍数的呼声越来越高；
补水来源和水质日益复杂，有受污染的地表水、有工业和市政的中水
回用、有系统冷凝水回用；
加上生产负荷波动大，工艺介质泄漏等苛刻运行工况
减成本的压力越来越大，吨水处理成本已经从2分下降到5厘或更低 原本已经解决得不错的冷却水处理现场，却频繁发生结垢、腐蚀以及微生物沉积等问题。究其原因，是多方面的系统扰动造成了水处理药剂方案设计与现场实施出现了脱节，实际加药剂量与需求量的脱节，系统难以得到足够的保护，单靠经验进行人工加药调节，出现各类问题就在所难免了。
水处理现场管理主要任务就是如何最大限度的发挥水处理药剂的性能，保证水处理效果，降低运行成本，所谓“三分药剂，七分管理”。简单的投加方式（手动控制，连续控制，定时控制）已经越来越不能满足用户的要求。
如何在新形势下，实现按需加药成为业界紧迫的需求：既要达到系统保护的目标，又不多不少动态控制加药量。
2.2 智能加药系统是提高水处理现场管理水平的利器
多年来，广大用户乃至整个冷却水处理行业一直在呼唤，具有实时药剂浓度监测，全自动实现按需加药的系统出现。
提高系统波动时的药剂稳定性：系统负荷波动大时或水质变化大时，药剂需求不稳定，自动系统可实现按需加药，并在保证水处理效果的同时，节省部分药剂用量。对系统出现的快速变化，加药系统也能给予响应并报警。
减少人员变动对处理效果的影响：水处理服务人员流动性高，专业水平不具有延续性，现场服务和系统维护变得较为困难，经常出现换了服务人员处理效果打折扣的现象。通过自动控制系统的实施，降低了对人员的要求，大大提高处理现场的一致性和可预测性。
降低现场人员的工作强度：自动加药系统7x24连续监测系统变化，并作出实时响应。这就可以减低现场人员的常规采样频率，把工作内容转移到对仪器的维护与结果校验，班组人员的数量也可由节省。当然，这对系统的稳定性要求提出了要求。如果检测设备和自动加药设备不能长期稳定运行，需要大量的维护服务，则会适得其反，增加了现场工作量。
2.3 无磷配方的推广受到检测能力制约
对比国外情况，多数水处理现场监测手段主要还是手工监测。条件比较好的大型循环冷却水现场，通常一班一次的取样进行常规分析，集中在水质参数，如pH，电导，浊度，硬度，碱度，氯离子，余氯，总铁等，也检测磷酸盐作为缓蚀剂，尚少有对阻垢分散剂浓度的测定。近年无磷配方的引入，使得缓释剂浓度的检测都变得非常困难。
再看中小型系统，客户往往没有专职的水质分析人员，依靠水处理服务企业每周或每月进行一次水质检测，加剧了加药调整的滞后性，服务时点之间发生的问题没能及时发出，造成了不可逆转的结果。
常用的缓蚀阻垢剂多为磷系药剂，配方中含有无机磷或有机膦，在水中以正磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷酸盐3种形式存在，药剂浓度可以通过分析总磷的量来获得。
但是由于磷系药剂的使用会给水体带来富营氧化的环保问题，造成微生物特别是藻类过度繁殖，促成湖水“水华”、海水赤潮等危害，破坏生态平衡。我国曾发生因蓝藻滋生致使太湖水发臭、不能饮用的事件，欧美发达国家早已禁磷，限磷。我国对磷的排放进行严格限制的区域越来越多，在长江沿岸及太湖周边地区要求磷的要求小于0.8mg/l。由此，低磷和无磷配方水处理药剂的需求大幅上升。有部分地区已经在2015年出台政策，要求全面使用无磷药剂。
无磷缓蚀阻垢剂配方中含有PESA（聚环氧琥珀酸）、PASP（聚天冬氨酸）、HPMA（水解聚马来酸酐）、多元共聚物等聚羧酸类聚合物的一种或几种，同时根据需要还加有葡萄糖酸钠、锌盐、苯并三氮唑、有机胺、聚醚酰胺类缓蚀剂等。虽然组分众多，但其在工业循环水中的含量只有几个ppm的浓度，所以用现有常规方法很难快速分析其在水中的含量，给工业循环水系统的管理带来监测的困难，一定程度上阻碍了无磷配方的推广应用。
2.4 水处理药剂浓度在线检测发展：两大技术
想要做到“按需加药”，对药剂浓度的实时监测能力必不可少，必须形成“闭环控制”。
国内外水处理剂在线监测分析仪器有两种类型：一种是以分光光度法为基础的在线总磷在线分析仪，另一种则是基于荧光示踪原理的水处理在线荧光仪。
在线总磷在线分析仪是在加热和紫外条件下，采用酸性过硫酸钾快速消解水样，将其中的有机磷转化为正磷酸盐，又在酸性条件下与钼酸铵反应生成磷钼杂多酸，经抗坏血酸还原后生成磷钼蓝，最后进行比色分析。常见的型号如Hach公司PHOSPHAX sigma总磷在线分析仪。
在线总磷分析仪的测试原理与实验室分析方法一样，易于与实验室方法比对，也不需使用荧光型水处理药剂。这一方法在自动系统中实现误差在5%-15%，由于需要消解，测试一般超过15分钟。系统中要用试剂、标样、清洗液4~5种，其使用量与测试频度呈正比，基本按月订购、更换。仪器结构较复杂，运动部件多，一般1~2周要进行维护、清洗和校准。此方案对无磷方案不适用。考虑到这些特性，再加上总体成本较高（如Hach的产品就超过20万，运行费用约2万/年），总磷分析仪在全球范围内冷却水处理行业内尚未得到广泛的应用。
GE水处理推出的TrueSense系统可以检测水中的正磷，无需进行消解，是这一方案的一个进步，据称全球安装超过3000台。
在线荧光监测仪配合荧光型水处理药剂，通过高灵敏度光电系统检测荧光信号，并克服系统中各种水质的干扰因素，将真实的药剂浓度转化为数字信号反馈给控制器。这一方案需要使用荧光型水处理药剂，成本有所上升，但响应速度快，每3~6秒更新一次测量值，精度可达3%以内。系统没有运动部件，稳定可靠，维护周期2~3个月，设备运行过程无须使用检测试剂。
纳尔科推出的Trasar系统是这一技术路线的代表，已经累计在全球安装了超过20000套，享有良好的声誉。但技术为其专有，并不向所有客户开放，只能解决一部分市场需求。
三、 云踪200技术方案
3.1 系统
响应水处理服务行业的发展需求，Pyxis公司推出了以荧光示踪技术为核心技术的“云踪200”系列智能药剂浓度监控与投加系统，服务于全球所有冷却水用户。该技术广泛应用于苛刻条件下的循环冷却水系统，能有效调整和优化系统加药量，从而达到最佳水处理效果。
Pyxis提供包含药剂浓度检测系统、智能控制器、水质检测仪表和药剂投加系统的整套智能监控系统方案。
云踪200系统设备构成如下：
3.2 主要功能
该加药控制设备实现了系统加药的完全自动化和智能化，不但大大降低了人力成本与操作人员产生的随机误差，同时也保证了系统的稳定性和安全性。
1. 药剂浓度反馈控制
云踪200系列自动加药系统采用Pyxis核心的CT-500在线式荧光传感器，通过测定荧光技术每3秒钟一次检测水中的荧光型药剂浓度，并由智能控制器保持系统中合理的阻垢分散剂的浓度。如果药剂浓度值高于设定点，控制器将关小加药泵，如果药剂浓度值低于设定点，控制器将开大加药泵。这就实现了反馈闭环控制，使得系统药剂浓度始终在控制目标附近较小的范围。
同时，现场人员也可利用Pyxis CP-900系列便携式水质分析仪直接测定水处理剂中聚合物的浓度。这彻底解决了无磷配方方案下药剂浓度的检测和控制的难题。即使是含磷或低磷配方的加药方案，同样可以采用荧光检测的技术路线，稳定可靠地实现自动加药。
除了荧光信号外，CT-500还实时监测浊度、色度、温度等水质状况和水流通道是否结垢等自身运行状态。它还具有自诊断和自报错的功能。
CT-500的技术特点：
易安装，不需要特殊工具即可安装、拆卸；
易操作，输出信号为4-20mA和Modbus RTU信号，色度/浊度自动补偿，
历史数据可供下载；
易校正，20-300ppb范围内均可校正，可通过电脑的USB端口进行校正，
也可通过智能控制器来校正；
易维护，清洗仅需5分钟，通常3个月内无需额外维护；
抗干扰，色度和浊度的自动补偿，读数不受色度和浊度的干扰；
稳定性和准确性高，耐高温和高湿的滤光片以及超窄带宽的磷化镓技术确保
了Pyxis专用荧光剂测试数据的准确性和稳定性。
2. 浓缩倍数实时控制
在线电导率仪将控制排污，4-20mA的电导信号传输给控制器来控制排污阀。如果电导率高于设定点，控制器将开大排污阀；如果电导率低于设定点，控制器将关闭排污阀直至电导率在目标范围。
3. pH控制
pH探头控制硫酸的加药来保证系统中合适的pH值。如果pH高于设定点，pH信号将发送至控制器，控制器将开大加酸泵，如果pH低于设定点的话，控制器将关掉加酸泵。系统还设置了加药超时自锁的保护，使得系统在出现故障时避免加酸过量。重要系统可采用双pH式监控模式，进一步提高可靠性。
4. 腐蚀率监测
Pyxis系统采用的的是线性极化技术的腐蚀率测量，能直接测量腐蚀速率和定性的点蚀趋势。由于能对某一体系内腐蚀环境的改变的趋势作出快速响应，可以发现由于水质变化造成的早期腐蚀现象，防患于未然。
5. 氧化性和非氧化性杀菌剂控制
氧化性杀菌剂由ORP监测和控制，保证冷却水中足够的余氯。如果ORP高于设定值，ORP信号将发送至控制器，控制器将关小加氧化性杀菌剂泵，如ORP低于设定点的话，控制器将开大氧化性杀菌剂泵。非氧化性杀菌剂采用冲击性投加方案，用户可灵活选择不同的加药周期。
6. 管道流量监测和预警
通过对管道流量的监测，实现管道流量预警显示，当流量未达到设定值时发出报警信号或者启动连锁保护装置，关闭系统或关键设备，减小系统运行中突发事件的影响。用户也可选择在锁定后，按前定时加药模式维持一定的加药量。
7. 高可靠性系统设计
要实现长时间连续自动运行，仅有功能性设计是不够的，更需要可靠性设计。云踪系列产品均采用美标工业级液体管件（SCH80标准），并采用模块化设计，用由令连接，提高可靠性。系统还配备了自动清洗系统，要以在水样接触传感器之前降低水中的污染物浓度，从而大大延长了连续运行周期，使得系统真正自动化，而不是上了自动化系统还要花更多的人力来为它服务。
3.3 荧光型水处理药剂以及校准标准液
荧光型水处理药剂的制备过程并不复杂，也没有特殊的装置要求。Pyxis提
Pyxis专用荧光剂的特点：
∙ 特殊分子结构，荧光效率高，系统保有浓度仅需50-100ppb就可实现高质量检测与控制；
∙ 极易溶，配制成药剂浓度或投加浓度都显无色，感官正常，对水处理药剂无颜色影响；
∙ 属惰性荧光示踪剂，且pH呈中性，与药剂配伍性好，不会对目标药剂有反应或者不兼容的现象；对循环水系统的pH也无影响；
∙ 颗粒控制好，在混配过程中不会出现粉尘飞扬的现象；
∙ 长期稳定性好，原包装下3年以上寿命，不分解，不变质
制备流程及用量估算
建议将FDX-98与水处理药剂按照1000：1的比例在工厂内进行混配，稍加搅拌到完全溶解，即形成荧光型水处理药剂。投加到系统后，考虑到浓缩倍数，荧光剂的保有浓度应控制在100ppb左右为宜。
例如：系统循环水量为20000m3/h保有水量为7000m3/h，温差为10oC，浓缩倍数为4倍时，补水量为380m3/h，排污为96 m3/h。假设加药浓度为50ppm，一年按8760小时计算，药剂消耗166吨，若以1000：1的比例混配，则Pyxis专用荧光剂将消耗为166kg，FDX-98为不到4桶（50公斤包装）。
Pyxis还提供严格质量控制的100ppb的专用荧光剂标准溶液，供在线检测系统和便携校准之用。
3.4 案例分享
北美一家空分厂，取地下井水作为冷却塔补水，地下水含1-2 ppm铁和250 ppm钙，即使在2.5倍浓缩倍数下运行，冷却水浊度也在100NTU左右，呈高铁水的特征颜色。系统结垢倾向强烈，造成系统换热效率下降，能耗增加，严重影响生产。同时，客户位于缺水地区，当地政府对取水总量有严格限制。这是典型的缺水，水质低劣，但又要维持换热器高效运行的案例。
针对客户补水特点，Pyxis公司提出了基于荧光技术的实时监测与自动控制加药方案，同时控制浓缩倍数和加药浓度。如图1显示，系统于2014年5月安装后，进行了近两个月的“只监不控”的试运行。蓝色曲线为药剂浓度在原有控制方式下的实际数据。结果表明，其日常波动范围超过了20%。在监测期间，还有多次大幅的波动，系统处于半失控状态。
在安装实时监测系统前，用户对这样的问题并定量化的数据掌握，只能按经验提高加药量来提高安全性。相比此前的定期取样分析，实时药剂浓度监测提供的信息量大大提高，成为下一步控制与决策的依据。
9
图1 未投入自动控制前的监测数据
系统在6月20日后投入到加药自动控制，如图2所示，加药浓度的稳定性极大提高，日常波动小于5%。通过实施该方案两个多月以来，系统高电导控制维持平稳，药剂浓度投加日趋稳定。客户尝试调整目标浓度，并最终下降到方案设计浓度，真正实现了“按需加药”。客户运行数据监测表明，换热器运行正常，没有结垢现象。
图2 投入自动控制后的监测数据
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启盘科技发展（上海）有限公司
上海市浦东新区新金桥路1299号1幢406号
服务热线400 998 3350
www.pyxis-lab.cn
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云踪200
智能药剂浓度监测与投加系统
技 术 方 案
启盘科技发展（上海）有限公司
销售：吴斌 ([1**********])
技术：杨琲 ([1**********])
2015年1月
目 录
一、 Pyxis公司简介
为什么选择Pyxis
二、 行业与技术背景
2.1 冷却水处理行业的新挑战：按需加药
2.2 智能加药系统是提高水处理现场管理水平的利器
2.3 无磷配方的推广受到检测能力制约
2.4 水处理药剂浓度在线检测发展：两大技术
三、 云踪成套设备技术方案
3.1 云踪全自动药剂浓度监测与投加系统
3.2 云踪200自动加药系统的主要功能
3.3 荧光型水处理药剂以及校准标准液
3.4 案例分享
2 2 3 3 3 4 4 6 6 7 8 9
保密申明
本技术协议的签订和履行过程中，从对方获知的技术信息和商业信息（统称商业秘密），负有保密责任。无论在技术协议有效期内或技术协议终止后任何时间，未经Pyxis的书面同意，均不得以任何方式不当使用或向任何第三方泄露、出售、出租、转让、许可使用或共享。违反本条规定给Pyxis造成损失的，违约方应负相关的法律责任。
一、 Pyxis公司简介
美国Pyxis公司是全球领先的水质分析技术及智能加药管理系统的高科技企业，在荧光分析和聚合物检测领域拥有顶尖的专利技术。公司于2012年在美国创立，核心成员来自于GE和纳尔科等世界级的水处理化学品公司和Hach等世界级分析仪器公司，具有丰富的工业水处理的行业经验，以及多年的研发、销售、市场和技术支持的经验和能力。
公司成立时间不长，却已经推出了多款突破性的高技术产品：云踪系列智能药剂浓度检测与加药系统、CP-900系列便携式水质分析仪（可检测超过40种水质和药剂参数）、CT-500在线式荧光分析仪等。其中CT-500药剂浓度检测系统于2013年下半年在美国一经上市，就立即受到了用户的广泛欢迎，已经在美国、加拿大、墨西哥等国家安装超过500套。
面对中国日益严苛的环境标准和客户对药剂投加系统的高涨的自动化控制的需求，Pyxis在上海设立了销售和研发中心，并在常州建立了精益运营中心和实验室，更好地服务中国客户。启盘科技发展（上海）有限公司是Pyxis在中国的全资子公司，负责Pyxis在中国业务发展。
为什么选择Pyxis
创新性和革命性的解决方案
Pyxis提供世界领先的技术和解决方案以保证循环冷却水系统可靠、高效地运行，我们提供的专利技术各工业领域得到充分验证，能为客户带来新的价值。
世界级的产品体系
Pyxis产品已在全球各地使用，帮助客户解决了很多棘手问题，得到客户的广泛好评。Pyxis荧光检测技术能完美应对的高浊度、高色度水样检测，市场上还没有同类产品能达到这一水平。产品遵循世界级业界标准生产，并且根据客户和行业需求不断推动技术革新、产品完善。
富有经验的多元化团队
团队技术储备深厚，拥有一大批中国和美国专利以及相应学术成果。Pyxis的团队不仅是分析仪器的专家，更深刻理解水处理的需求，在不同的行业积累了丰富的工业水处理经验，包括能源电力，石油与石化，钢铁，造纸，商业楼宇等。
高效的技术支持和服务
位于波士顿和上海的研发中心，将结合客户和市场发展的实际需求，完善现有产品和开发新产品，同时将Pyxis全球的技术和经验分享给我们的客户，为中国的客户提供更优质的服务。
二、 行业与技术背景
2.1 冷却水处理行业的新挑战：按需加药
据统计，全球冷却水处理药剂及服务的总市场规模已达1600亿元，中国有近80亿元的份额。经过近二十年的不懈发展，中国企业研发生产冷却水处理药剂的性能已经有了极大的提高，在各个应用领域内打破了原本依靠进口的状况，呈现出百家争鸣的格局，并大量出口。
但在冷却水现场服务和管理中还是仍存在各种挑战：
各地水资源的紧缺，提高浓缩倍数的呼声越来越高；
补水来源和水质日益复杂，有受污染的地表水、有工业和市政的中水
回用、有系统冷凝水回用；
加上生产负荷波动大，工艺介质泄漏等苛刻运行工况
减成本的压力越来越大，吨水处理成本已经从2分下降到5厘或更低 原本已经解决得不错的冷却水处理现场，却频繁发生结垢、腐蚀以及微生物沉积等问题。究其原因，是多方面的系统扰动造成了水处理药剂方案设计与现场实施出现了脱节，实际加药剂量与需求量的脱节，系统难以得到足够的保护，单靠经验进行人工加药调节，出现各类问题就在所难免了。
水处理现场管理主要任务就是如何最大限度的发挥水处理药剂的性能，保证水处理效果，降低运行成本，所谓“三分药剂，七分管理”。简单的投加方式（手动控制，连续控制，定时控制）已经越来越不能满足用户的要求。
如何在新形势下，实现按需加药成为业界紧迫的需求：既要达到系统保护的目标，又不多不少动态控制加药量。
2.2 智能加药系统是提高水处理现场管理水平的利器
多年来，广大用户乃至整个冷却水处理行业一直在呼唤，具有实时药剂浓度监测，全自动实现按需加药的系统出现。
提高系统波动时的药剂稳定性：系统负荷波动大时或水质变化大时，药剂需求不稳定，自动系统可实现按需加药，并在保证水处理效果的同时，节省部分药剂用量。对系统出现的快速变化，加药系统也能给予响应并报警。
减少人员变动对处理效果的影响：水处理服务人员流动性高，专业水平不具有延续性，现场服务和系统维护变得较为困难，经常出现换了服务人员处理效果打折扣的现象。通过自动控制系统的实施，降低了对人员的要求，大大提高处理现场的一致性和可预测性。
降低现场人员的工作强度：自动加药系统7x24连续监测系统变化，并作出实时响应。这就可以减低现场人员的常规采样频率，把工作内容转移到对仪器的维护与结果校验，班组人员的数量也可由节省。当然，这对系统的稳定性要求提出了要求。如果检测设备和自动加药设备不能长期稳定运行，需要大量的维护服务，则会适得其反，增加了现场工作量。
2.3 无磷配方的推广受到检测能力制约
对比国外情况，多数水处理现场监测手段主要还是手工监测。条件比较好的大型循环冷却水现场，通常一班一次的取样进行常规分析，集中在水质参数，如pH，电导，浊度，硬度，碱度，氯离子，余氯，总铁等，也检测磷酸盐作为缓蚀剂，尚少有对阻垢分散剂浓度的测定。近年无磷配方的引入，使得缓释剂浓度的检测都变得非常困难。
再看中小型系统，客户往往没有专职的水质分析人员，依靠水处理服务企业每周或每月进行一次水质检测，加剧了加药调整的滞后性，服务时点之间发生的问题没能及时发出，造成了不可逆转的结果。
常用的缓蚀阻垢剂多为磷系药剂，配方中含有无机磷或有机膦，在水中以正磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷酸盐3种形式存在，药剂浓度可以通过分析总磷的量来获得。
但是由于磷系药剂的使用会给水体带来富营氧化的环保问题，造成微生物特别是藻类过度繁殖，促成湖水“水华”、海水赤潮等危害，破坏生态平衡。我国曾发生因蓝藻滋生致使太湖水发臭、不能饮用的事件，欧美发达国家早已禁磷，限磷。我国对磷的排放进行严格限制的区域越来越多，在长江沿岸及太湖周边地区要求磷的要求小于0.8mg/l。由此，低磷和无磷配方水处理药剂的需求大幅上升。有部分地区已经在2015年出台政策，要求全面使用无磷药剂。
无磷缓蚀阻垢剂配方中含有PESA（聚环氧琥珀酸）、PASP（聚天冬氨酸）、HPMA（水解聚马来酸酐）、多元共聚物等聚羧酸类聚合物的一种或几种，同时根据需要还加有葡萄糖酸钠、锌盐、苯并三氮唑、有机胺、聚醚酰胺类缓蚀剂等。虽然组分众多，但其在工业循环水中的含量只有几个ppm的浓度，所以用现有常规方法很难快速分析其在水中的含量，给工业循环水系统的管理带来监测的困难，一定程度上阻碍了无磷配方的推广应用。
2.4 水处理药剂浓度在线检测发展：两大技术
想要做到“按需加药”，对药剂浓度的实时监测能力必不可少，必须形成“闭环控制”。
国内外水处理剂在线监测分析仪器有两种类型：一种是以分光光度法为基础的在线总磷在线分析仪，另一种则是基于荧光示踪原理的水处理在线荧光仪。
在线总磷在线分析仪是在加热和紫外条件下，采用酸性过硫酸钾快速消解水样，将其中的有机磷转化为正磷酸盐，又在酸性条件下与钼酸铵反应生成磷钼杂多酸，经抗坏血酸还原后生成磷钼蓝，最后进行比色分析。常见的型号如Hach公司PHOSPHAX sigma总磷在线分析仪。
在线总磷分析仪的测试原理与实验室分析方法一样，易于与实验室方法比对，也不需使用荧光型水处理药剂。这一方法在自动系统中实现误差在5%-15%，由于需要消解，测试一般超过15分钟。系统中要用试剂、标样、清洗液4~5种，其使用量与测试频度呈正比，基本按月订购、更换。仪器结构较复杂，运动部件多，一般1~2周要进行维护、清洗和校准。此方案对无磷方案不适用。考虑到这些特性，再加上总体成本较高（如Hach的产品就超过20万，运行费用约2万/年），总磷分析仪在全球范围内冷却水处理行业内尚未得到广泛的应用。
GE水处理推出的TrueSense系统可以检测水中的正磷，无需进行消解，是这一方案的一个进步，据称全球安装超过3000台。
在线荧光监测仪配合荧光型水处理药剂，通过高灵敏度光电系统检测荧光信号，并克服系统中各种水质的干扰因素，将真实的药剂浓度转化为数字信号反馈给控制器。这一方案需要使用荧光型水处理药剂，成本有所上升，但响应速度快，每3~6秒更新一次测量值，精度可达3%以内。系统没有运动部件，稳定可靠，维护周期2~3个月，设备运行过程无须使用检测试剂。
纳尔科推出的Trasar系统是这一技术路线的代表，已经累计在全球安装了超过20000套，享有良好的声誉。但技术为其专有，并不向所有客户开放，只能解决一部分市场需求。
三、 云踪200技术方案
3.1 系统
响应水处理服务行业的发展需求，Pyxis公司推出了以荧光示踪技术为核心技术的“云踪200”系列智能药剂浓度监控与投加系统，服务于全球所有冷却水用户。该技术广泛应用于苛刻条件下的循环冷却水系统，能有效调整和优化系统加药量，从而达到最佳水处理效果。
Pyxis提供包含药剂浓度检测系统、智能控制器、水质检测仪表和药剂投加系统的整套智能监控系统方案。
云踪200系统设备构成如下：
3.2 主要功能
该加药控制设备实现了系统加药的完全自动化和智能化，不但大大降低了人力成本与操作人员产生的随机误差，同时也保证了系统的稳定性和安全性。
1. 药剂浓度反馈控制
云踪200系列自动加药系统采用Pyxis核心的CT-500在线式荧光传感器，通过测定荧光技术每3秒钟一次检测水中的荧光型药剂浓度，并由智能控制器保持系统中合理的阻垢分散剂的浓度。如果药剂浓度值高于设定点，控制器将关小加药泵，如果药剂浓度值低于设定点，控制器将开大加药泵。这就实现了反馈闭环控制，使得系统药剂浓度始终在控制目标附近较小的范围。
同时，现场人员也可利用Pyxis CP-900系列便携式水质分析仪直接测定水处理剂中聚合物的浓度。这彻底解决了无磷配方方案下药剂浓度的检测和控制的难题。即使是含磷或低磷配方的加药方案，同样可以采用荧光检测的技术路线，稳定可靠地实现自动加药。
除了荧光信号外，CT-500还实时监测浊度、色度、温度等水质状况和水流通道是否结垢等自身运行状态。它还具有自诊断和自报错的功能。
CT-500的技术特点：
易安装，不需要特殊工具即可安装、拆卸；
易操作，输出信号为4-20mA和Modbus RTU信号，色度/浊度自动补偿，
历史数据可供下载；
易校正，20-300ppb范围内均可校正，可通过电脑的USB端口进行校正，
也可通过智能控制器来校正；
易维护，清洗仅需5分钟，通常3个月内无需额外维护；
抗干扰，色度和浊度的自动补偿，读数不受色度和浊度的干扰；
稳定性和准确性高，耐高温和高湿的滤光片以及超窄带宽的磷化镓技术确保
了Pyxis专用荧光剂测试数据的准确性和稳定性。
2. 浓缩倍数实时控制
在线电导率仪将控制排污，4-20mA的电导信号传输给控制器来控制排污阀。如果电导率高于设定点，控制器将开大排污阀；如果电导率低于设定点，控制器将关闭排污阀直至电导率在目标范围。
3. pH控制
pH探头控制硫酸的加药来保证系统中合适的pH值。如果pH高于设定点，pH信号将发送至控制器，控制器将开大加酸泵，如果pH低于设定点的话，控制器将关掉加酸泵。系统还设置了加药超时自锁的保护，使得系统在出现故障时避免加酸过量。重要系统可采用双pH式监控模式，进一步提高可靠性。
4. 腐蚀率监测
Pyxis系统采用的的是线性极化技术的腐蚀率测量，能直接测量腐蚀速率和定性的点蚀趋势。由于能对某一体系内腐蚀环境的改变的趋势作出快速响应，可以发现由于水质变化造成的早期腐蚀现象，防患于未然。
5. 氧化性和非氧化性杀菌剂控制
氧化性杀菌剂由ORP监测和控制，保证冷却水中足够的余氯。如果ORP高于设定值，ORP信号将发送至控制器，控制器将关小加氧化性杀菌剂泵，如ORP低于设定点的话，控制器将开大氧化性杀菌剂泵。非氧化性杀菌剂采用冲击性投加方案，用户可灵活选择不同的加药周期。
6. 管道流量监测和预警
通过对管道流量的监测，实现管道流量预警显示，当流量未达到设定值时发出报警信号或者启动连锁保护装置，关闭系统或关键设备，减小系统运行中突发事件的影响。用户也可选择在锁定后，按前定时加药模式维持一定的加药量。
7. 高可靠性系统设计
要实现长时间连续自动运行，仅有功能性设计是不够的，更需要可靠性设计。云踪系列产品均采用美标工业级液体管件（SCH80标准），并采用模块化设计，用由令连接，提高可靠性。系统还配备了自动清洗系统，要以在水样接触传感器之前降低水中的污染物浓度，从而大大延长了连续运行周期，使得系统真正自动化，而不是上了自动化系统还要花更多的人力来为它服务。
3.3 荧光型水处理药剂以及校准标准液
荧光型水处理药剂的制备过程并不复杂，也没有特殊的装置要求。Pyxis提
Pyxis专用荧光剂的特点：
∙ 特殊分子结构，荧光效率高，系统保有浓度仅需50-100ppb就可实现高质量检测与控制；
∙ 极易溶，配制成药剂浓度或投加浓度都显无色，感官正常，对水处理药剂无颜色影响；
∙ 属惰性荧光示踪剂，且pH呈中性，与药剂配伍性好，不会对目标药剂有反应或者不兼容的现象；对循环水系统的pH也无影响；
∙ 颗粒控制好，在混配过程中不会出现粉尘飞扬的现象；
∙ 长期稳定性好，原包装下3年以上寿命，不分解，不变质
制备流程及用量估算
建议将FDX-98与水处理药剂按照1000：1的比例在工厂内进行混配，稍加搅拌到完全溶解，即形成荧光型水处理药剂。投加到系统后，考虑到浓缩倍数，荧光剂的保有浓度应控制在100ppb左右为宜。
例如：系统循环水量为20000m3/h保有水量为7000m3/h，温差为10oC，浓缩倍数为4倍时，补水量为380m3/h，排污为96 m3/h。假设加药浓度为50ppm，一年按8760小时计算，药剂消耗166吨，若以1000：1的比例混配，则Pyxis专用荧光剂将消耗为166kg，FDX-98为不到4桶（50公斤包装）。
Pyxis还提供严格质量控制的100ppb的专用荧光剂标准溶液，供在线检测系统和便携校准之用。
3.4 案例分享
北美一家空分厂，取地下井水作为冷却塔补水，地下水含1-2 ppm铁和250 ppm钙，即使在2.5倍浓缩倍数下运行，冷却水浊度也在100NTU左右，呈高铁水的特征颜色。系统结垢倾向强烈，造成系统换热效率下降，能耗增加，严重影响生产。同时，客户位于缺水地区，当地政府对取水总量有严格限制。这是典型的缺水，水质低劣，但又要维持换热器高效运行的案例。
针对客户补水特点，Pyxis公司提出了基于荧光技术的实时监测与自动控制加药方案，同时控制浓缩倍数和加药浓度。如图1显示，系统于2014年5月安装后，进行了近两个月的“只监不控”的试运行。蓝色曲线为药剂浓度在原有控制方式下的实际数据。结果表明，其日常波动范围超过了20%。在监测期间，还有多次大幅的波动，系统处于半失控状态。
在安装实时监测系统前，用户对这样的问题并定量化的数据掌握，只能按经验提高加药量来提高安全性。相比此前的定期取样分析，实时药剂浓度监测提供的信息量大大提高，成为下一步控制与决策的依据。
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图1 未投入自动控制前的监测数据
系统在6月20日后投入到加药自动控制，如图2所示，加药浓度的稳定性极大提高，日常波动小于5%。通过实施该方案两个多月以来，系统高电导控制维持平稳，药剂浓度投加日趋稳定。客户尝试调整目标浓度，并最终下降到方案设计浓度，真正实现了“按需加药”。客户运行数据监测表明，换热器运行正常，没有结垢现象。
图2 投入自动控制后的监测数据
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