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发布：2026-05-28 · 事件：2026-05-28 08:14:30

点击蓝字 关注我们 引言 “进水砂的粒径分布到底怎么测？” 上一篇 砂逸——高精度除砂的极限挑战 发出去后，后台被问及最多的问题。有读者甚至直言：“你让我看 75 μm、106 μm，现场总不能靠眼睛看吧？” 这句话很关键。 没有测量，就没有实证。脱离粒径分布数据，所谓高精度除砂、细砂截留、颗粒化进程、雨天冲刷负荷，很容易变成一组听起来很漂亮、但现场无法验证的数字。 图 不同粒径的砂 粒径分布不像 COD、氨氮、总磷那样每天出现在运行日报里，但它绝不是沉砂池的专属变量。

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点击蓝字 关注我们 引言 “进水砂的粒径分布到底怎么测？” 上一篇 砂逸——高精度除砂的极限挑战 发出去后，后台被问及最多的问题。有读者甚至直言：“你让我看 75 μm、106 μm，现场总不能靠眼睛看吧？” 这句话很关键。 没有测量，就没有实证。脱离粒径分布数据，所谓高精度除砂、细砂截留、颗粒化进程、雨天冲刷负荷，很容易变成一组听起来很漂亮、但现场无法验证的数字。 图 不同粒径的砂 粒径分布不像 COD、氨氮、总磷那样每天出现在运行日报里，但它绝不是沉砂池的专属变量。 进水砂的粒径分布，决定预处理系统到底截住了什么、放跑了什么；厌氧颗粒污泥的粒径分布，影响床层膨胀、污泥持留和内部传质；好氧颗粒污泥的粒径迁移，反映颗粒化进程和解体风险；雨天管网冲刷带来的颗粒分布突变，则直接影响沉砂池、调蓄池、过滤器和后续单元的运行负荷。 更进一步说，雨天颗粒物还不只是污水厂内部的问题。城市排水管网在旱季会形成大量沉积物，道路、屋面、广场等下垫面也会累积细微颗粒物。降雨一来，这些颗粒在径流冲刷和管网水力扰动下再悬浮，进入雨水排口、合流制溢流口和城市河道，携带有机物、氮磷和还原性物质，成为雨后水体返黑返臭的重要诱因之一。 图 排口和黑臭水体 过去我们习惯把雨后返黑返臭归结为“污染物浓度升高”，但如果再往下追问一步，就会发现很多污染负荷是跟颗粒物一起进来的：什么粒径、什么时候冲出来、沉不沉得下去、会不会形成污染长尾，这些都和粒径分布有关。 换句话说，很多看得见的运行问题，其实都藏在看不见的粒径分布里。 所以，这篇文章不讨论“哪种设备最好”，而是把镜头对准测量方法本身：从筛分、激光粒度仪，到图像分析、声学在线监测，我们究竟有哪些办法可以“看见”粒径分布？每种方法测到的到底是什么？又适合回答什么工程问题？ Part.01 标准筛网筛分法：最古老也最直接的方法 筛分法的核心很朴素：用一组孔径已知的标准筛，把样品按几何尺寸分成几个粒径区间，再分别称重，最后得到质量分布或累积分布曲线。 它不是最精密的方法，也不是最快的方法，但在进水砂、沉砂池性能评估、颗粒污泥粗分级这些场景中，它仍然是最容易被工程人员理解、复核和落地的方法。 湿筛分级法的典型流程可以概括为：取样 → 淘洗 → 逐级筛分 → 烘干称重 → 计算粒径分布。 对进水砂而言，最容易被低估的是取样。进水砂负荷波动大，细砂质量又小，样品量不足时，称重误差会被迅速放大。很多时候，进水砂筛分不是“拿个烧杯舀一点”就能代表全厂进水，而是需要连续流采样，累计足够大的水样体积，才能得到相对可靠的砂样。 图 连续流采样器，底部锥型便于砂粒沉降；采样桶内部通过导流部件的设置，可在进水流量低于0.5L/s的情况下沉降全部粒径大于等于50um的砂粒，系统的进出水廊道分别设置导流管道，将水样引至采样器中。整体采样流量稳定控制在1.5~2 m3/h，采样时间为1~2h，视进水砂粒浓度大小而定，收集大约为1L的砂粒为宜。在采样过程中每隔15min进行流量检测，并作记录，当流量变化较大时，要进行必要的调整，采样结束后，计算采样体积。 筛网孔径的选择，决定了你能回答什么问题。 如果只是验证传统沉砂池对 0.2 mm 以上砂粒的去除效果，212 μm 左右的筛孔就是关键；如果要评估高精度除砂，就必须继续往下看 150 μm、106 μm、75 μm 甚至 63 μm 这些区间。 现场常用筛孔可以包括 1 mm、0.5 mm、0.3 mm、0.212 mm、0.15 mm、0.106 mm、0.075 mm、0.063 mm。 孔径不是越多越好，而是要围绕问题设置。你关心传统 200 μm，还是关心 150 μm，还是要判断 75～106 μm 的细砂是否大量逃逸，筛孔组合应该服务于这个判断。 图 进水砂粒粒径分布（来自9组有效样品，单个样品采样时长超60min，单个样品体积超1.5吨） 筛分前的洗砂也很关键。污水中的砂不是干净石英砂，表面往往黏附有机污泥、油脂、纤维和絮体。如果不洗，筛上物里会夹带大量有机物，烘干称重后会高估“砂”的质量。 工程测试中常用自来水进行切向冲洗、静置分层、弃去上清液，重复多次，把悬浮有机污泥尽量剥离出去。有条件时，还可以做 105 ℃烘干和 550 ℃灼烧，用灼烧残渣近似表征无机砂组分。 这个过程看似粗糙，但对判断“干净砂”和“轻砂、有机物包裹砂”很有帮助。 图 烘箱和马弗炉 粒径分布数据通常以两种方式呈现：分级质量占比和累积分布曲线。 分级质量占比告诉你每个粒径区间贡献了多少砂，例如： >212 μm、150～212 μm、106～150 μm、75～106 μm 分别占多少。 累积分布曲线则更适合比较不同样品或不同工艺前后的变化。曲线越往左，说明细颗粒比例越高；曲线越陡，说明粒径越集中。 对于工程判断，单看平均粒径意义有限。两个样品可能平均粒径接近，但一个分布集中，一个细颗粒长尾很重，沉砂池面对它们的难度完全不同。 图 累积分布曲线 这里还要解释三个常见指标：d10、d50、d90。d10：表示有 10% 的颗粒小于该粒径，常用于观察细端尾部；d50：中位粒径，表示有 50% 的颗粒小于该粒径；d90：表示有 90% 的颗粒小于该粒径，常用于观察粗端尾部。 需要注意的是，d50的含义取决于分布类型。筛分得到的多是质量分布，激光粒度仪常给体积分布，颗粒计数法可能是数量分布。不同分布之间不能随便横向比较。 图 粒径累积分布曲线：d10、d50、d90 的含义 筛分法的最大优点是直接。它是真正的物理分离，筛上物看得见、摸得着、能称重、能复核，也容易被运行人员接受。有广州研究案例中，进水砂砾粒径小于 200 μm 的占比可达 44.70%～52.69%，传统曝气沉砂池对细砂去除能力不足；这类结论如果没有筛分数据支撑，很难说服运行和设计两端。 但筛分法的边界也很清楚： 第一，它耗时，无法连续监测。根据实际经验，想要筛分法检测一次进水砂的分布，从准备工作到出结果耗时近一周；无法持续。 第二，人为误差大，冲洗力度、筛网堵塞、样品转移损失都会影响结果。 第三，筛网下限有限，常规湿筛很难稳定处理极细小的颗粒。 第四，它测的是“能否通过某个孔径”的颗粒，对片状、纤维状、絮团状颗粒而言，并不等同于真实三维尺寸。 换句话说，筛分法是基准线，但不是万能尺。后续所有方法，实际上都在和这条基准线比较：是更快、更细、更连续，还是牺牲了一部分直观性。 Part.02 激光粒度仪：实验室的精密武器 如果说筛分法是“物理分离”，激光粒度仪就是“光学推断”。它不需要把颗粒真正分开，而是让激光穿过含颗粒的水样，通过颗粒对光的散射或衍射图案，反演出粒径分布。 图 激光粒度分析仪 激光粒度仪的魅力在于速度。一个样品从进样、循环、遮光率调整到出结果，通常是分钟级；而且粒径范围很宽，从亚微米到毫米级都可以覆盖。 对于污水颗粒物研究，激光粒度仪提供了筛分法很难获得的细颗粒信息。 激光衍射法背后的理论主要有两类：Mie 散射理论和 Fraunhofer 近似。工程人员不一定需要推导公式，但必须知道一点：激光粒度仪不是“直接看到颗粒直径”，而是根据散射信号反演等效球径。样品越接近球形、光学参数越准确、分散状态越稳定，结果越可靠。 图 光与表面相互作用的四种方式 有研究用颗粒分析仪测试典型生活污水颗粒物粒径分布，发现污水厂进水颗粒物中位径常在十几微米量级，静沉后上层水中位径进一步降低。根据沉砂前后粒径分布，也可以观察到沉砂作用对小于 50 μm 的颗粒物去除并不显著。 这个结论用筛分法很难得到，因为 50 μm 以下已经接近甚至低于常规湿筛的有效边界。 激光粒度仪的优势很明显：能快速获得较完整的分布曲线；不只是几个筛孔区间；重复性较好，适合不同工况对比；对小颗粒敏感；可以观察沉砂、静沉、混凝、过滤前后细颗粒变化。对于设计院或研究团队而言，激光粒度仪能把“水里有很多细颗粒”这句话变成一条可量化曲线。 但激光粒度仪的局限也不能忽略。 第一，它通常假设颗粒为等效球体，而污水颗粒常常是絮体、纤维、片状有机物、砂-有机物复合体，球形假设会带来偏差。 第二，高浓度、高浊度样品往往必须稀释，否则遮光率过高，散射信号失真；但稀释本身可能打散絮体，改变颗粒碰撞和聚并状态。 第三，黑色颗粒、吸光颗粒、含气泡样品会影响光信号，特别是污泥和颗粒污泥样品。 第四，它仍然是离线测试，取样代表性和样品保存时间仍然决定结果可靠性。 图 沉砂池出水过滤 所以，筛分法和激光粒度仪不是谁替代谁。 筛分法给你“真实分级后的质量”，激光粒度仪给你“光学反演的等效粒径分布”。前者更粗、更慢、更直接；后者更细、更快、更依赖假设。 严谨的做法是：在进水砂和沉砂池评价中，用筛分法建立质量分布基准；在细颗粒、混合液颗粒、沉降动力学研究中，用激光粒度仪补足筛分下限以下的信息。两者交叉验证，结论才不容易飘。 Part.03 不止是砂：厌氧颗粒污泥的粒径测试 从进水砂到厌氧颗粒污泥，颗粒对象变了，工程逻辑没有变。 进水砂的粒径分布决定沉砂池截留、设备磨损和后续积砂；厌氧颗粒污泥的粒径分布决定床层膨胀、污泥持留、传质阻力和产气效率。 一个 UASB 或 EGSB 反应器，颗粒污泥不是越大越好，也不是越小越好。颗粒太小，容易随水流流失；颗粒太大，内部传质受限，甚至形成空心或惰性核，活性不一定高。 图 UASB和EGSB 厌氧颗粒污泥之所以要测粒径，是因为粒径直接关联反应器运行状态。 颗粒化良好的污泥具有较高沉降速度和较强抗冲击能力，可以在高上升流速下维持较高污泥浓度。 如果颗粒粒径分布变细，可能提示剪切过强、负荷冲击、毒性抑制或颗粒解体。 如果粒径分布变粗但活性下降，可能提示传质受限或颗粒老化。 对于工程调试而言，看一眼反应器出水 SS 和产气量还不够，粒径分布能提供更早的结构信号。 图 厌氧颗粒污泥 石宪奎等人讨论过厌氧颗粒污泥粒径的常见工程测定方法是激光粒度分析、照相、沉降法和筛分法。考察了缓冲液和自来水作为冲洗介质的差异。结果显示，现场应用中用自来水替代缓冲液基本可行，能够反映污泥粒径变化趋势，推荐污泥取样量约 20 mL。 图 缓冲液、自来水筛分作为冲洗介质的筛分结果 这个结论看似细节，其实很工程化。 很多现场实验失败，不是因为理论不懂，而是因为样品量、冲洗力度、筛网堵塞、样品转移这些“手上功夫”没有控制好。 对颗粒污泥而言，筛分不是单纯分离，还可能改变颗粒本身。样品最好即取即测，样品量不宜过大，冲洗水压要适中，动作要轻缓，截水器中的细小颗粒不能丢失，实验后要尽快清洗筛网，避免颗粒挂筛。 激光粒度仪也可用于厌氧颗粒污泥，但要更谨慎。 厌氧颗粒常呈黑色或深褐色，对激光有较强吸收，样品浓度高时光路容易受影响。为了满足遮光率要求，样品往往需要稀释和分散，而稀释、泵循环、超声分散都可能改变颗粒结构。 对毫米级厌氧颗粒污泥，激光粒度仪给出的等效球径与筛分粒径、图像粒径并不一定一致。尤其是颗粒表面不规则、内部有孔洞或气泡附着时，光学反演的“粒径”更应理解为方法定义下的等效粒径。 因此，在厌氧颗粒污泥场景中，筛分法适合工程现场跟踪趋势，激光粒度仪适合实验室获得连续分布曲线，显微或图像法适合观察形貌和结构。 如果目的是运行控制，筛分法足够有用；如果目的是研究颗粒形成机理，应结合激光粒度仪和图像分析；如果目的是判断颗粒活性，粒径分布还必须与 VSS、SMA、沉降速度、产气率等指标一起看。 单独一个d50，解释不了整个反应器。 Part.04 好氧颗粒污泥：粒径测试的新战场 很多人在谈好氧颗粒污泥时，关注的是“怎么培养”，但很少有人问“怎么测量”。 这其实有点危险。颗粒化不是一个主观判断，不能只靠“看起来像颗粒”来宣布成功；粒径分布才是判断颗粒化进程、颗粒稳定性和运行控制状态的核心指标之一。 如果测量方法不可靠，所谓颗粒化速度、成熟时间、解体风险和工艺优化，都会失去共同尺度。 好氧颗粒污泥的粒径范围，并不像很多人想象得那么单一。 常规活性污泥以絮体为主，致密化污泥处在絮体和颗粒之间，好氧颗粒污泥则进一步向更大、更致密、更规则的颗粒结构发展。但这并不意味着颗粒越大越好。 较小颗粒可能在传质和反应活性之间取得更好平衡；过大的颗粒反而可能出现内部传质受限、厌氧核过大或功能菌空间分布不合理等问题。 所以，好氧颗粒污泥不是追求“越大越好”，而是要找到沉降性能、传质效率和营养盐去除之间的合适粒径窗口。 图 不同类型污泥的粒径分布比较 对于好氧颗粒污泥的测量，光学显微镜可以看丝状菌，体视显微镜可以看大颗粒圆度，SEM 可以看微孔结构。它们都很有用，但并不等同于粒径分布。 体视显微镜或普通相机加图像分析，是好氧颗粒污泥研究中最直观的办法。 颗粒是圆的还是扁的，边缘是致密还是毛糙，表面有没有丝状菌外伸，是否出现破碎和空洞，这些信息都能从图像里看出来。 对于颗粒污泥来说，形貌信息往往不亚于粒径本身。因为同样 1 mm 的颗粒，圆整致密和松散絮团完全不是一回事。 图 白色、黄色（仅存在于造粒初期）和灰白色颗粒（造粒后期）的体视显微镜图像和光学显微镜图像。比例尺：500 μm 图 荧光原位杂交（FISH）后的颗粒冰冻切片共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）图像。其中“Candidatus Accumulibacter phosphatis”（聚磷菌）呈蓝色，“Candidatus Competibacter phosphatis”（聚糖菌）呈黄色，所有其他细菌呈绿色。白色颗粒主要由聚磷菌主导，具有坚固致密的外壁结构。黄色颗粒细菌种群具有多样性，体积通常较大，由众多区室化的微菌落结构组成。灰白色颗粒表现为白色和黄色颗粒的混合体，兼具坚固的外壁和微菌落结构。比例尺：100 μm 但图像分析也有麻烦。样品数量要足够大，否则统计不稳定；颗粒容易重叠，需要人工分割或算法识别；摊样过程可能选择性遗漏小絮体或破碎颗粒；二维投影只能给等效面积直径，并不能真正描述三维结构。 更现实的问题是，实验室牛马研究生可以慢慢拍几百张图，污水厂化验工人很难每天这么做。 所以图像分析适合作为研究工具和阶段性诊断工具，但要成为高频运行控制手段，还需要进一步在线化和工程化。 图 使用比如体视显微镜计数的AGS粒径分布 筛分法在好氧颗粒污泥中也有应用，尤其适合把颗粒生物量按粗粒径区间分开。 《Experimental Methods in Wastewater Treatment》在颗粒生物量粒径测定章节中，就把筛分作为基础方法之一。该书指出，虽然关于颗粒污泥最小粒径并没有完全统一的共识，但 0.2 mm 筛常被用于判断颗粒生物量的下限；筛分可采用 2.0、1.0、0.5、0.3 mm 等不同孔径组合，先称量样品湿重，再将筛子自上而下叠放，把颗粒样品倒入筛组，轻柔冲洗让颗粒逐级移动，最后收集各粒径组分，必要时测定各组分干重、灰分和 VSS。 这个方法的价值不在于分辨率高，而在于能把“颗粒污泥中到底有多少是真正颗粒”用分级质量说清楚。 图 不同孔径的套筛 激光粒度仪用于好氧颗粒污泥时，信息量更高，但解释更谨慎。 一些研究使用激光粒度仪跟踪好氧颗粒污泥形成过程，发现平均粒径之外，粒径分布曲线的形态更值得关注。 平均粒径可能看起来都在 1 mm 左右，但一个系统粒径分布稳定，另一个系统在 200 μm 附近出现逐渐增强的次级峰，它们的工艺含义完全不同。前者可能意味着颗粒结构稳定，后者可能提示颗粒表层剥落、解体风险或功能菌流失。 图 自造粒(R1)和预造粒(R2)污泥浓度、粒径分布及沉降性能的变化 还要提一下 SEM。扫描电镜在颗粒污泥研究中非常常见，对理解颗粒微观结构、EPS 骨架、孔隙通道很有价值。但它需要固定、脱水、干燥、喷金等前处理，样品状态已经不是原位水合状态，也很难做大样本粒径统计。 因此，SEM 更适合作为颗粒结构机理研究的补充工具，而不是常规粒径分布测量方法。 图 AGS的形态照片和SEM照片 最后必须强调取样代表性。 Fall 等人在 2026 年发表了关于好氧颗粒污泥 MLSS 改进测量方法的研究，虽然是 MLSS/MLVSS 测量方法研究而非研究 粒径分布测量。但它的取样代表性观点对粒径测量也有强烈启发。 好氧颗粒污泥混合液由大而密实的颗粒组成，颗粒会在反应器、样品瓶、移液管尖端中沉降和分层。即使搅拌，也很难保证短时间内完全均质。 这个问题如果翻译到粒径分布测试，就是一句话：离线测量的第一误差，往往发生在你取样的那一刻。 用移液管从混合液中吸取几个毫升，可能刚好吸到一颗大颗粒，也可能几乎只吸到上清和小絮体。 MLSS 测量中吸到一颗大颗粒，会高估浓度；粒径分布测量中吸到一颗大颗粒，则可能明显推高 d90，甚至改变整条曲线形态。若漏掉细小絮体，则会误判颗粒化程度。 所以，好氧颗粒污泥测量的新战场，不在于谁能给出一个漂亮的平均粒径，而在于谁能稳定、代表性地跟踪分布变化。 光学显微镜能看微生物相和小尺度结构，体视显微镜能看大颗粒形貌，筛分能做粗分级，激光粒度仪能看连续分布，SEM 能解释微观结构。 再往前一步，如果取样本身成为所有离线方法的共同痛点，那问题自然会转向下一段：能不能不把样品拿出来，而是在系统里连续看见它？ 图 影响AGS的MLSS测定误差来源及评分 Part.05 从离线到在线：当测量需要“实时” 前面讨论的都是离线方法。 离线方法有一个共同问题：你测到的是“取样后、处理后、某一小份样品”的结果，而不是系统此刻的真实全貌。 取样代表性、时间滞后、人力成本、样品保存、稀释扰动、人工筛分误差，都可能把分布信息扭曲。 当粒径分布只是用于科研分析，离线方法可以接受；当粒径分布要参与运行控制，离线方法就显得慢了。 所谓从“知道”到“控制”的跳跃，关键就在实时性。 图 诊断到控制：离线监测与在线监测的时效性对比 测一次筛分，知道沉砂池对 106 μm 砂去除不好，这叫诊断。 雨天来水细砂负荷升高时，系统能实时感知，并据此调整排砂频率、曝气沉砂池曝气强度、旁路或调蓄策略，这才叫控制。 颗粒污泥也是一样。每周拍一次显微图能判断颗粒化趋势，但如果要用粒径结构指导沉降时间、排泥选择和曝气策略，高频数据会更有价值。 在线监测不是为了好看曲线，而是为了缩短“发现问题”和“采取动作”之间的时间差。 此外，雨后返黑返臭，是近几年城市水环境治理中越来越绕不开的问题。 很多城市水体旱天已经基本消除黑臭，但一场雨之后，排口出流、水体透明度、DO又会迅速恶化。这个现象背后，颗粒物往往扮演了非常关键的角色。 范波等人在《城市水体雨后污染特征及降雨污染快速净化对策》中，对北方某城市河道及雨水排口进行了跟踪监测。研究指出，城市排水管道旱季颗粒物沉积严重，降雨期间在雨水冲刷作用下，沉积污染物再悬浮进入水体，是导致城市水体雨后返黑返臭的重要原因。 图 携带污染物的雨水径流汇入引起的致黑致臭机理 这类污染有几个典型特征。 第一，来得快。降雨开始后，管网沉积物、雨污混接带来的颗粒物、道路和下垫面冲刷颗粒会在短时间内进入排口，形成污染负荷峰值。 第二，颗粒物浓度高。雨后水体 SS 浓度升高幅度非常明显，COD、TN、TP 等也随之升高。水体 DO 下降到重度黑臭水平，ORP 也转为强还原状态，说明雨水排口降雨污染不是简单“水变浑”，而是携带了大量耗氧性和还原性负荷。 第三，污染物和颗粒物强相关。沉降实验显示，雨水排口出流具有较强的颗粒沉降特征。前 5 min 内，SS、COD、TP、TN 就有明显去除，其中 SS 去除率可达到约 69%，TP 和 TN 也随颗粒沉降得到较大削减。相反，氨氮和正磷酸盐这类溶解性污染物变化不明显。 这说明，雨天污染负荷中有相当一部分是颗粒态或颗粒附着态污染物。要控制雨后返黑返臭，不能只看一个 COD 或氨氮浓度，还要看颗粒物本身。 更麻烦的是，颗粒物内部也有分层。粗颗粒沉降快，可能在前几分钟就大量去除；但细微颗粒、胶体颗粒、轻质絮体、有机污泥碎片沉降慢，容易形成污染长尾。这部分颗粒物可能携带有机物和营养盐，也可能在水体中继续耗氧、释放污染或影响透明度。 所以，雨后返黑返臭治理的一个趋势，是从“看总量”走向“看颗粒结构”：颗粒物什么时候被冲出来？峰值持续多久？主要是粗颗粒还是细颗粒？细颗粒占比是否升高？排口快速净化设施应该什么时候启动？调蓄、沉淀、过滤、混凝或磁分离应该如何控制？ 图 雨后反黑反臭 这些问题，仅靠雨后人工取样和实验室检测，很难回答。 这也是为什么，雨天颗粒物在线监测未来会越来越被重视。尤其是管网冲刷、雨水排口、合流制溢流、城市水体返黑返臭预警这些场景，颗粒浓度和粒径分级会越来越像一个过程控制变量，而不只是事后分析数据。 路线一：AFS 声学法——“听”出颗粒浓度和工程分级 声学方法的基本思路，是利用超声波在颗粒体系中的散射和衰减来反演颗粒浓度和粒径结构。 与光学方法相比，超声波在高浊度和较高浓度体系中穿透能力更强，不依赖透明水样，因此很适合污水、雨水、泥沙这类浑浊体系。 多频超声后向散射技术的关键在“多频”。不同频率的声波对不同粒径范围颗粒的敏感性不同，通过多个频率的后向散射强度和衰减信息，可以反推出总悬浮物浓度和分级粒径分布。它不是把颗粒拍下来，而是通过声学响应“听”出颗粒云的结构。 图 多频超声后向散射法 传统 TSS 测量依赖实验室筛分、过滤、干燥、称重，问题采样类型、采样位置、样品存储时间、过滤和称重误差都会影响结果，而且天然不是连续测量。 光学后向散射传感器可以在线测浊度，但受水体颜色、藻类、油类物质和颗粒粒径分布影响明显，也需要定期校准。 激光衍射可以给出粒径分布，但多数仍是实验室或现场便携式离线检测，高浓度、高浊度水样效率不高。 多频超声后向散射的价值，正是在这些方法之间补上了“在线 + 浑浊水体 + 分级粒径”的缺口。 图 TSS测量方法 以 NivuParQ 850 AFS 浓度计为例，可以把这类声学在线仪表理解为一个工程实现案例。 根据产品资料和技术交流，NivuParQ 850 使用多个频率的超声信号，测量反射波后向散射强度和衰减程度，并通过模型得到颗粒体积浓度和粒径分级结果。 这思路比单一浊度值更进一步，因为它不仅问“水有多浑”，还尝试回答这种浑浊主要来自哪些粒径段？ 图 NivuParQ 850 AFS浓度计 以 NivuParQ 850 为例，它首先测得的是体积浓度，单位可以理解为 ppm；变送器再根据设定的颗粒质量密度，将体积浓度换算为质量浓度 mg/L。 这个细节很重要。任何间接测量法只要涉及“由体积到质量”的换算，都绕不开密度假设。 雨水中的道路磨损颗粒、植物碎屑、轮胎磨损颗粒、砂粒和金属颗粒密度差异很大。如果密度设定严重偏离实际，质量浓度换算就会产生系统偏差。 在合流制或雨季进水中，无机砂和道路颗粒占比升高，默认密度假设可能较为接近；但在晴天生活污水或有机物包裹严重的场景下，单一密度假设可能带来偏差。 因此，对这类仪表来说，体积浓度、分级比例和趋势变化，往往比单点质量浓度更有过程参考价值。 图 测量误差的讨论 在粒径分级方面，NivuParQ 850 当前更偏向工程分级输出，例如：<63 μm；63～100 μm；100～200 μm；200～400 μm；400～1000 μm。 这个分级颗粒度不等同于实验室激光粒度仪的连续粒径谱，但对排水系统、沉砂池和雨天颗粒负荷监测已经很有价值。 比如，雨天来水中 100～200 μm 颗粒突然升高，往往意味着管网冲刷或地表颗粒输入增强；<63 μm 占比长期较高，则提示系统面对的是更难沉降的细颗粒负荷。 相比只看一个 TSS 或浊度值，分级浓度能让运行判断更接近工艺动作。 这里需要补充说明一个容易被误解的地方。 从当前显示端看，NivuParQ 850 通常把 <63 μm 作为最细显示区间。但实际 AFS 的测量下限可到 20 μm 以上；显示头为 <63 μm，并不等于 20～63 μm 完全没有测量响应。 之所以在变送器显示端采用 <63 μm 这样的分级，是因为 63 μm 以上测量精度更高，而接近 20 μm 时不确定性会增大（20 μm 附近误差可能达到约 20%）。 但从应用角度看，如果后续在显示端进一步细化颗粒度，增加 20～63 μm 区间的独立输出，将会更适应生活污水进水细颗粒的粒径显示和控制需求。因为很多生活污水颗粒并不都在传统沉砂关注的 75 μm、106 μm 或 200 μm 以上，20～63 μm 这一段虽然难沉降，却可能对沉淀、过滤、膜污染和后续负荷判断产生影响。 这个区间对雨后返黑返臭也有意义。雨水冲刷管网和下垫面时，粗颗粒会较快沉降，但细微颗粒、轻质絮体和有机污泥碎片可能在水体中停留更久，对透明度、耗氧过程和污染长尾产生影响。若在线仪表能够把 20～63 μm 这一类细颗粒趋势单独呈现，运行人员就不只是知道“水变浑了”，而是可以进一步判断细颗粒污染是否在持续输入。 AFS 不一定要和实验室激光粒度仪争夺“最细连续粒径谱”，它更有价值的位置，是把 20 μm 以上颗粒的在线趋势和工程分级带入控制室、排口和雨天调度系统。 图 NivuParQ 850功能 这类仪表还有一个重要优势是可以和流量数据耦合。 颗粒物浓度本身只是一个瞬时值，如果同时知道流量，就可以进一步计算颗粒物负荷。 对雨水调蓄、合流制溢流和入河排口而言，这一点非常关键。一次降雨中，污染负荷往往不是均匀释放，而是集中在某些冲刷阶段。只有同时知道流量和颗粒物浓度，才能判断真正的负荷峰值在哪里。 对于污水厂总进水口，类似数据也可以帮助识别日周期、雨天冲击和异常排放。 对于城市水体雨后返黑返臭预警，类似数据则可以帮助判断：哪个排口贡献了颗粒物峰值；初期雨水冲刷负荷持续了多久；细颗粒比例是否异常升高；快速净化设施是否需要提前启动；调蓄池、沉淀池、过滤器或加药系统是否需要调整运行策略。 图 流量与颗粒物浓度的耦合测量 从技术方法逻辑看，NivuParQ 850 这类 AFS 声学在线仪表的发力点，恰恰是传统光学和离线方法不擅长的地方：雨天管网冲刷时的颗粒负荷峰值捕捉；合流制溢流的动态负荷计算；沉砂池进出水分级效率在线核算；过滤器前后颗粒负荷变化跟踪；污水厂进水口颗粒结构趋势识别；雨水排口颗粒污染输入识别；城市水体雨后返黑返臭风险预警。 很多厂和城市排水系统有进水流量、COD、氨氮、浊度和离线 SS 数据，但不知道一次雨天到底来了多少颗粒、哪些粒径段上升、沉砂池后端是否仍在放跑细砂、排口是不是正在向河道输入大量细微颗粒物。 AFS 声学路线提供了一种把颗粒浓度和工程粒径分级连续带入控制室的可能性。 图 各厂进水颗粒物总数及中位径 当然，边界也必须分明。 AFS 声学法更适合的：粒径大于 20 μm 的颗粒；体系中有一定颗粒物浓度，声学信号足够；水体浑浊、悬浮物较高、光学方法受限；需要连续趋势测量，而不是一次性实验室精细粒径谱；需要与流量数据耦合，用于负荷计算和运行控制。 样品中颗粒并非浓度越高越好。当悬浮物浓度过高时，超声波发射距离、有效声程和回波信号都会受到影响。类似声学流量测量在 SS 约 30000 mg/L、含固率小于 3% 条件下已有稳定测量经验，但这不能简单等同于 AFS 粒径分布测量的适用上限，仍需结合安装位置、声程、频率和介质特性做现场验证。 它也不能替代 DO、ORP、氨氮、磷酸盐和有机物监测。雨后返黑返臭是颗粒态污染、溶解性污染和水体生化过程共同作用的结果。AFS 能解决的是颗粒物浓度和粒径结构的在线感知问题，如果和 DO、ORP、氨氮、流量等数据结合，才更接近完整的预警和控制体系。 对于颗粒污泥，尤其要谨慎。颗粒污泥浓度高、粒径大、沉降快，且颗粒形貌复杂。AFS 用于颗粒污泥粒径监测，目前更适合作为新兴探索方向，而不是成熟结论。若未来要做这类应用，更合理的方式可能是旁路取样、控制声程、必要时适度稀释，并通过筛分或图像法进行现场校核。 路线二：动态图像分析——“看”出粒径和形貌 如果从体视显微镜加图像分析继续往前推，一个自然的问题是：能不能把图像分析做成在线的？ 这就是动态图像分析，也就是 DIA 技术路线。 它的基本原理是让颗粒悬浮液连续流过外部流通池，CCD 相机以固定帧率拍摄流动颗粒图像，算法实时识别颗粒轮廓，并输出等效直径、最大长度、长宽比、圆度、分形维数和颗粒数量等信息。 与声学法相比，它不是从散射信号反演，而是真的“看见”颗粒轮廓。 CANTY 的 INFLOW™ PARTICLE ANALYZER 是这一路线中比较典型的工业过程在线图像分析产品。 公开资料显示，INFLOW™ 可提供实时颗粒尺寸和形状分析，不同型号覆盖不同粒径范围。它不仅输出粒径，还可输出颗粒面积、周长、长轴、短轴、体积百分比粒径分布、直方图，并支持实时图像验证和数据记录。 图 INFLOW™ 粒度分析系统 动态图像分析的一个特点，是“可视化可验证”。 很多在线仪表的问题在于，运行人员看到的是一个数，但不知道这个数背后的颗粒到底长什么样。 动态图像分析的优势就在这里：它可以同时提供实时图像和统计结果。现场人员可以看到颗粒、气泡、絮体或异常团聚是否被算法识别。 对于颗粒污泥而言，这一点尤其重要。因为粒径只是一个维度，颗粒是否圆整、是否破碎、是否有丝状结构、是否出现片状解体，图像能比单一粒径更直观地告诉你。 图 INFLOW™ 粒度分析系统图像 当然，即使把动态图像分析放到污水处理领域，也不能简单理解为“插进池子就能无脑读数”。 它通常更适合旁路取样。比如从好氧颗粒污泥反应器、回流污泥管或中试装置中引出一股稳定侧流，经过必要的流速控制、气泡消除和适度稀释，再进入图像分析单元。 它可以连续输出粒径分布、圆度、长宽比和颗粒数量变化，用于判断颗粒化进程、颗粒破碎、絮体回升或异常丝状结构。 对于大颗粒形貌识别，动态图像分析比单纯的通用实验室图像仪更接近工程在线需求。 AFS 声学法和 DIA 图像法不是竞争关系，而是互补关系。 声学法更像“颗粒负荷和分级浓度雷达”，适合粒径大于 20 μm、有一定颗粒物浓度、需要连续趋势测量的场景；在浑浊、较高悬浮物、光学法受限的体系中优势更明显，尤其适合进水砂、雨水、合流制溢流、过滤器、沉砂池前后过程监测，以及雨水排口颗粒负荷监测。 动态图像分析更像“显微镜在线化”，适合需要形貌信息、颗粒尺寸较大、可通过旁路流通池控制样品状态的场景，适合颗粒污泥、分散相体系和实验中试。 一个“听”浓度和工程分级，一个“看”粒径和形貌。两者共同把粒径分布从离线报告推向过程变量。 Part.06 收尾：测量的终点是控制 回到开头那个问题： “进水砂的粒径分布到底怎么测？” 现在答案已经不再是给一个方法名。 要看 75 μm 以上进水砂，湿筛分级仍然是工程基准。 要看 50 μm 以下，尤其是 20 μm 以下生活污水细颗粒的实验室精细粒径谱，激光粒度仪更合适。 要看厌氧颗粒污泥运行趋势，筛分法和图像法都可用。 要看好氧颗粒污泥形貌，光学显微镜、体视显微镜和图像分析各有位置。 要看雨天管网冲刷、合流制溢流或污水厂进水颗粒负荷的实时变化，声学在线监测更接近控制需求，尤其适用于粒径大于 20 μm、有一定颗粒物浓度、需要连续趋势测量，并可与流量数据耦合计算负荷的场景。 如果关注生活污水进水中 20～63 μm 颗粒及更大粒径段的在线趋势，AFS 若增加 20～63 μm 区间独立显示，将更适用于生活污水进水的粒径显示和控制。 如果关注雨后水体返黑返臭风险，颗粒物在线监测也会越来越重要。因为雨水冲刷管网和下垫面携带的细微颗粒物，往往不只是“浊度升高”，而是携带有机物、氮磷和还原性负荷进入水体。未来雨水排口、合流制溢流口和重点河道断面，可能都需要更高频地看颗粒物浓度、粒径分级和负荷变化。 要看颗粒污泥在线形貌，动态图像分析值得继续探索。 所谓粒径分布测量，不是选一把尺，而是知道每把尺量到的到底是什么。 图 每把尺的量度 测量的终点是控制。 测砂的粒径，不是为了做一张漂亮的粒径曲线，而是为了控制沉砂池、排砂泵、砂水分离器和后续积砂风险。 测厌氧颗粒污泥粒径，不是为了证明颗粒“长得大”，而是为了控制上升流速、有机负荷、污泥持留和传质状态。 测好氧颗粒污泥粒径，也不是为了发一张颗粒照片，而是为了判断颗粒化是否稳定、选择压是否合适、排泥策略是否需要调整。 测雨天颗粒负荷，不是为了多一个在线仪表，而是为了知道污染物和颗粒物到底在什么时候、以什么形态进入系统。 测雨水排口颗粒物，也不是为了多一个环境监测指标，而是为了判断一场雨后水体为什么返黑返臭、污染负荷来自哪里、快速净化设施应该什么时候启动。 测量如果不能回到动作，就只是更精致的记录。 图 测量的重点是控制 未来的趋势大概率有四条。 第一，从离线走向在线。尤其是在雨天冲刷、合流制溢流、沉砂池运行和过滤器监测中，离线数据很难满足控制时效。 第二，从单一指标走向多维感知。粒径、浓度、形貌、圆度、密度、沉降速度和有机物夹带，会被放在一起看。 第三，从开环评估走向闭环控制。仪表不只是报警，而是参与排砂、调蓄、加药、曝气、排泥和污泥选择的策略调整。 第四，从污水厂内部走向城市水环境。雨后返黑返臭会推动颗粒物监测从厂内进水口、沉砂池，扩展到排水管网、雨水排口、合流制溢流口和城市河道。过去大家更多关注水质浓度，未来会越来越关注颗粒物从哪里来、什么粒径、什么时候冲出来、携带多少污染负荷。 但也不能把未来说得太满。 在线粒径分布监测仍然有模型假设、现场污染、气泡干扰、密度变化、流通池维护、声程限制和算法识别等问题。离线方法也不会消失，因为它仍然是校核和溯源的基础。 真正可靠的工程体系，往往不是押注某一种仪表，而是用筛分建立基准，用实验室仪器解释机理，用在线仪表捕捉变化，用运行数据闭环验证效果。 测量体系越完整，控制才越有底气。 图 测量到控制的未来趋势 “砂逸”一文讲的是高精度除砂的系统价值。这一篇其实是在补它的底层逻辑：看不见的分布，决定了看得见的效率。 沉砂池为什么放跑细砂，颗粒污泥为什么突然解体，雨天为什么系统发沉，过滤器为什么压差异常，雨后水体为什么返黑返臭，很多答案都藏在粒径分布里。 过去我们习惯把它当作实验室数据，未来它会越来越像运行变量。 当一座污水厂的运行人员可以在控制室里实时看到进水颗粒浓度、粒径分级和负荷变化，并据此调整沉砂池排砂频率、雨天调蓄策略和后续运行参数——这个场景已经不再是纯粹的未来时态。 它也不必被包装成宏大叙事。 说到底，只是让一个长期躲在幕后、却持续消耗系统效率的变量，终于被看见、被记录、被控制。 污水处理的很多进步，未必始于更复杂的反应器。 有时，它始于把一粒砂、一团絮体、一场雨里的细微颗粒物，测清楚。 来源：水矩阵，仅供分享交流不作商业用途，版权归原作者和原作者出处。若有侵权，请联系删除。 《中国给水排水》第十三届饮用水安全保障交流会 时间： 2026年6月25日—27日（25日报到，26日和27日会场交流和实地参观） 地点： 宜昌威斯汀酒店（宜昌市伍家岗区沿江大道 230号1栋） 会议联系人： 任编辑  15122360102（微信同号） 当前，我国供水事业迈入城乡统筹、安全提质、智慧升级的新阶段。党的二十届四中全会对增强城乡供水保障能力作出明确部署，其中《供水条例》将于 2026年6月1日正式施行，标志着我国供水管理进入法治化、全域化、标准化新时期。新条例全面覆盖城市与农村规模化供水，构建从水源到水龙头的全链条安全保障体系，对管网更新改造、漏损控制、压力调控、智能化运维、应急保障与水质全流程管控提出刚性要求。 《中国给水排水》杂志社已连续举办了 12届饮用水安全保障交流会，就饮用水安全保障领域热点问题展开了深入探讨，并参观当地典型工程，解决了很多实际问题，推动了行业交流与技术进步。本次将聚焦 管网安全输配及全流程工艺优化、高品质供水保障技术与装备、城乡供水一体化协同推进与风险应对等议题，深入交流饮用水安全保障发展方向及方案措施 ，为供水行业技术人员搭建交流平台，推动水务行业高质量发展。同时，可藉此全方位展示各单位、企业、公司的最新技术、工艺设备及运维等方面的卓越成就，进一步提升品牌知名度与行业影响力，推动自身技术创新与业务拓展，促进跨区域合作和项目承接。 0 1 组织机构 主办单位： 《中国给水排水》杂志社有限公司   宜昌利民管业科技股份有限公司 上海达格水务有限公司 协办单位： 华中科技大学环境科学与工程学院 住建部给水排水重点实验室 格兰富水泵 (上海)有限公司 苏伊士环境科技（北京）有限公司 浙江联池水务设备股份有限公司 智汇流体（北京）科技有限公司 支持单位： 上海中耀环保实业有限公司 浦华国际会展（山东）有限公司 亚洲环保媒体平台 0 2 会议主要议题（包括但不限于以下内容） 议题一：管网安全输配及全流程工艺优化 （ 1）重大供水项目安全保障    （ 2） 从源头到龙头的全链条水质管控 （ 3） 管网改造与优化应用案例      （ 4）韧性管网建设 （ 5）管网数字化与智慧运维  （ 6）管网漏损控制经验和案例分析 （ 7）供水管网水质稳定性及风险防范  （ 8）水厂的工艺提升与运行管理 议题二 ： 高品质供水保障技术与装备 （ 1） 供水系统韧性案例解析   （ 2）高品质水质保障工艺运行及管理 （ 3）二次供水装备及运行效果实例  （ 4）安全、绿色的消毒设备及技术应用 （ 5）水质态势感知设备配置  （ 6）原水和饮用水中新污染物探讨与防控 （ 7）膜法水处理技术应用中的问题诊断及经验总结 议题三：城乡供水一体化协同推进与风险应对 （ 1）高标准城乡供水一体化实践与创新  （ 2）供水管网互联互通与运维管理 （ 3） 城乡供水智慧化建设与协同调度 （ 4）供水应急保障与突发风险应对 （ 5）供水规范化运营与风险防控  （ 6）供水设施改造与安全保障 （ 7）供水泵站提质改造与效能提升 0 3 会议报告征集 本次会议征集一部分优秀学术报告，期待相关专家和科研人员将符合上述会议主题的研究成果在会上进行交流。学术报告申请表（见附件）于 2026年5月10日前发送至邮箱： ryycnwater@163.com    0 4 会议费及住宿 会议费为 1600元/人，5月29日前缴费为1200元/人（含餐费、资料费、参观费，交通和住宿费自理）。 （注：汇款请备注 “饮用水会议”） 收款单位：《中国给水排水》杂志社有限公司 开 户 行：建行天津河西支行 账   号： 1200 1635 4000 5251 9625 住宿： 宜昌 ·威斯汀酒店（ 大床 400间/夜，双床450间/夜 ） 0 5 会议联系人 任编辑： 15122360102（微信同号） 办公电话： 022-27832819 E-mail： ryycnwater@163.com 附件下载： 参会回执.docx 学术报告申请表.docx 会议通知暨邀请函.pdf 微信号：CNWW1985 投稿咨询： 022-27835707 广告咨询： 022-27835639 发行咨询： 022-27835520 官方网站： www.cnww1985.com 联系邮箱： cnwater@vip.163.com 识别二维码 关注我们