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監控水中鋁降低風險並實證符合規範標準
監控水中鋁降低風險並實證符合規範標準 
Aluminium monitoring lowers risk and demonstrates compliance
 
本篇內容解釋監測水中鋁的原因;
最新的技術如何能夠可靠持續地發揮作用;
我們透過對義大利南部一家為50萬居民提供服務的供水公司為案例研究,突顯出連續水中鋁監測的好處。
 
Problem
義大利一家供水公司所供應的地表水含有藻類因而需要在處理過程中使用鋁鹽以作為混凝劑。 然而,鋁殘留物代表著對健康的潛在風險和影響水的價值。 同時,法規遵循也屬必要。
 
Solution
其廠區已安裝Hach®EZ1000線上鋁自動分析儀,分析儀量測範圍和靈敏度提供確保飲用水中最低的鋁含量,並證明符合200μg/L限值的法規要求。
 
Benefits
持續監測有助於辨別趨勢或潛在問題,以便在不影響清潔水生產的情況下實施緩解措施, 因而保護到消費者的健康並避免影響水質的潛在風險,而混凝劑的使用過程得以優化並且將成本達到最小化。
 
背景
鋁是地球上最豐富的金屬元素,在環境中天然存在,如矽酸鹽,氧化物和氫氧化物,與其他元素如鈉和氟化物結合,以及與有機物質的複合物。 除了在建築,汽車和飛機等行業中的許多用途之外,鋁還廣泛用於水和廢水處理。 鋁鹽用作混凝劑,有助於去除有機物質,病原體和各種無機物質。 鋁混凝劑的有效性源自於它們形成具有增強的吸附特性的多電荷多核配合物的能力。 因此,鋁鹽使懸浮顆粒在水中絮凝,使其沉降,進而有助於沉澱。
 
水中鋁的濃度可以有很大差異 - 具有接近中性pH值的水中的濃度通常為0.001至0.05 mg/L,但在酸性較強的水域或富含有機物質的水中則上升至0.5-1 mg/L.  然而,在處理過程中使用鋁鹽的情況下,有可能出現鋁殘餘量的提高。
 
基於對水顏色的影響以及健康顧慮,並不樂見飲用水中有升高的鋁含量。 同樣地,升高的鋁含量可能會導致工業過程出現問題,因為水和蒸汽會產生沉積物和結垢。
 
五個應監測水中鋁的原因  
 
健康因素
迄今為止的研究對於鋁的健康影響尚無定論。 然而,一些觀察指出鋁與失智症的可能相關性。 世界衛生組織(WHO)說:“一些流行病學研究表示阿茲海默症與水中的鋁有關,但其他研究並未證實這種相關性。 需要更多的研究來確定來自各種來源的鋁是否與阿茲海默症和其他神經退行性疾病有顯著的因果關係。“
 
1988年,英國Camelford約20,000人的飲用水暴露於未知但增加的鋁含量至少5天。 該水中毒事件發生於當一名救援車司機誤將20噸硫酸鋁倒入Cornish水處理廠之錯誤水箱。 該事件導致人們向水務局提出近1,000起投訴,報告症狀包括噁心,嘔吐,腹瀉,口腔潰瘍,皮膚潰瘍,皮疹和關節炎疼痛。 結論是,症狀大多是輕微和短暫的,並沒有對健康持久之影響可歸因暴露於已知的水中鋁。 儘管如此,一次驗屍檢查發現,當地一位於2004年死亡的居民其大腦中的鋁含量異常的高。
 
法規因素
許多狀況下,監管要求確保鋁不得超過規定的最高濃度。 根據WHO (世界衛生組織) 之實務標準,飲用水廠使用鋁基混凝劑的優化混凝過程,在大型水處理設施的範圍為0.1 mg/L或更低,在小型設施的範圍為0.2 mg/L或更低。 鑑於優化凝結以防止微生物污染的重要性,以及將在分配系統中將鋁絮凝物沉積降到最小的需要,重要的是確保平均殘留物不超過上述標準範圍。
 
1998年11月針對人類飲用水品質的歐盟飲用水指令98/83/EC 指出:為達到本指令之最低要求,用於人類使用的水應具有衛生和清潔,如果: 1) 不含任何微生物和寄生蟲,以及任何數量或濃度對人類健康構成潛在危險的物質,(b)符合附件I,A部分和B部分規定的最低要求。但是,指令附件1中的鋁標準,C部分指標參數為200μg/L,並在2018年修訂版中維持該標準。 例如,在英國,已採用200μg/L限值做為強制標準,以確保飲用水品質是不允許惡化的。
 
在美國,美國環保署針對影響飲用水質但不會對人類健康構成威脅的污染物建立了二級最大污染物標準(SMCLs)。 SMCL並非聯邦強制執行性質,因此除非在州一級要求這樣做,公共水處理設施不一定需要監控。 聯邦SMCL訂定的鋁為0.05至0.2 mg/L或ppm。 美國環保署認為,如果這些污染物存在於超過標準的水中,污染物可能會使水看起來混濁或著色,或影響味道或氣味;即使水實際上是安全飲用的,也可能導致人們停止使用公共供水系統中的水。 因此,二級標準的目的是為公共供水系統提供一些關於將這些化學品去除到大多數人會注意到的水平之指導。
 
符合規範標準
自來水中的顏色或混濁是公眾對飲用水投訴的最常見原因之一。 處理這些投訴以及調查和補救措施的實施可能非常昂貴。 濁度監測器可以幫助提高警報,以採取措施從分配網絡轉移混濁的水,但濁度可能由多種問題引起,而鋁濃度的升高最有可能是由水處理化學品問題而引起的。
 
規模
鋁可以氫氧化鋁形式存在,使用明礬(硫酸鋁)或鋁酸鈉作為澄清或沉澱操作下的殘餘物。 眾所周知,這些化學物質的存在會導致冷卻系統中的沉積物並導致鍋爐結垢。 鋁也可在正常飲用水pH值濃度下沉澱並積聚為白色凝膠狀沉積物。
 
混凝劑的減少使用
透過監測處理過的水中所殘留的鋁含量,可確保不會發生過度處理。 混凝劑的劑量應滿足水質的需要,因為過量的劑量會導致高殘留的鋁濃度並浪費成本。
 
如何監測水中鋁
Continuous monitoring of Aluminium – how it works
 
EZ系列分析儀採用線上比色技術,準確可靠地測量關鍵水質參數。 EZ1000鋁分析儀通常位於澄清器流出後的絮凝和沈淀。 EZ1000鋁分析儀採用比色測量,在578nm處使用鄰苯二酚紫法進行。 由於儀器的精密微泵,試劑消耗量較低,但光程長度較長時,靈敏度較高(檢測限≤10μg/L)。 智慧的自動化功能有助於提高分析性能,大幅減少停機時間並減少操作員干預。 可自動清潔,並且校正和驗證頻率都可由使用者設定。
 
EZ1000系列能夠同時測量多個通道的水樣,最多可以測量8個水樣。這樣可以降低每個採樣點的成本,但必須在訂購時指定。
 
針對一些高濃度懸浮固體的應用,型號EZ2000線上分析儀可配備內建消解器以測量溶解鋁和總鋁。
 
監測水中鋁之好處 
The advantages of continuous monitoring
 
一般來說,鋁的實驗室分析會增加風險; 不僅僅是因為抽樣和分析結果交付之間的時間延遲,還因為偶爾的抽樣風險會導致濃度飆升。 因此,持續監測有助於辨別濃度升高的原因。
 
EZ1000的循環時間僅需10分鐘,可提供標準的4-20 mA訊號輸出和警示處理,因此幾乎可以立即檢測到鋁濃度的任何升高。 這意味著可能引發警示並可以及時因應。
 
 
Case Study: Molise Acque
Molise Acque水務局為義大利南部Molise,Puglia 和 Campania區域的170個城市提供水和污水處理服務。 其中一個關鍵的水源是Liscione大壩,它攔截了River Biferno河,並提供了1.37億立方米的可用容量。
 
Liscione大壩的水處理達到歐盟飲用水指令要求的標準才能進入配送網絡。 然而,該水源的關鍵挑戰之一是水中的藻類水平,並且鋁鹽用作混凝劑為處理過程的一部分。 與使用地表水作為水資源的義大利其他地區一樣,Molise Acque水務局有監管要求以確保成品水中的鋁含量低於200μg/L,而新的Hach EZ1000線上鋁分析儀替代了舊的Hach鋁監測儀。
 
新的監測儀於2018年11月安裝,並在現場對照Hach DR3900分光光度計進行檢查。 該儀器表現非常好,只有幾μg/L的偏差,典型讀數為60-70μg/L.  未來,儀器將每6小時讀一次,如果鋁含量升高時,將發出警報; 如有必要,會為水務局提供進一步處理水。
 
除藻是處理過程中不可或缺的一部分,因為藻類會產生毒素,還會影響水的外觀和氣味。 透過安裝監測儀,Molise Acque水務局將消除不符合200μg/L標準的風險,並確保飲用水品質免受凝結過程產生的任何可能影響。
 
儀器能夠測量兩個水樣流量,除了監測水廠的水流外,還將在不久的將來監測地表水的攝入量。
 
Molise Acque水務局的Maurizio Storani博士說:“在量測範圍,和精準度方面,EZ1000分析儀滿足我們的要求,且我們熟悉Hach的服務品質,因此針對此重要應用,很容易地就決定購買Hach分析儀。“
 
總結
水中鋁對健康上的影響尚無定論; 然而,世界各地的監管機構採取保護公眾和產業免受可能不利影響的立場,同時也保護水的價值。 Hach EZ1000線上分析儀為滿足此一需求而開發設計,為使用者提供簡單,準確和有效的工具,透過持續監控來證明合規性並消除潛在風險。
 
 
Application Notes (點進下方標題即可瀏覽原文) Type Language Size Date Edition
Aluminium in Drinking Water: Aluminium monitoring lowers risk and demonstrates compliance 
DOC043.53.30479
  English US 192 KB 2019-02 Jan19