一、简介

水是一种重要的基本资源，是所有生命形式生存所不可缺少的。水的质量对于保障人类健康和保护环境起着至关重要的作用。然而，随着全球对水的需求不断增长，许多地区的淡水供应变得越来越稀缺。为了克服天然淡水资源较少地区的水资源短缺问题，海水淡化成为提供充足淡水源的可靠而有效的工具[ 1 ]。海水淡化用水的水质是决定工艺效率和产品质量的重要因素[ 2]。含有大量杂质（例如悬浮固体和溶解固体以及有机物）的水可能会导致海水淡化系统内出现结垢和结垢问题。这些结垢和结垢现象会降低工艺效率，增加能耗，并可能损坏设备，从而导致运营成本增加和产品质量下降[ 3 ]。

特别是，海水中总溶解固体 (TDS) 的浓度在海水淡化厂中起着至关重要的作用，特别是那些采用反渗透 (RO) 技术的海水淡化厂 [ 4 ]。这种先进的工艺包括迫使给水通过半透膜以消除 TDS。海水淡化厂的性能受到给水中 TDS 浓度的显着影响 [ 5 ]。较高的 TDS 水平对去除盐和其他物质提出了挑战，需要更多的能量来加压通过膜的水通量 [ 6 ]。因此，全面了解、持续监测和有效控制给水源TDS水平，确保产水效率和效果至关重要。

在日常操作中，TDS 水平通常使用电导率 (EC) 比率方法来报告 [ 7 ]。EC 衡量的是水传导电荷的能力，电荷来自溶解的离子，例如盐。它用作溶液中离子浓度的指示剂。水样中存在的离子越多，EC 结果越高 [ 8 ]。它以微西门子每米 (μS/m) 为单位表示。总溶解固体 (TDS) 结合了水中所有溶解的固体，包括大部分盐离子和有机物。使用重量法可以准确测量 TDS [ 9 ] [ 10]，其中包括蒸发一定体积的水并称量残留物以确定 TDS 水平。然而，这种方法既耗时又不适合日常现场操作和监测。因此，TDS 水平通常使用源自 EC 和 TDS 之间关系的经验因素来计算，如 2018 年 Rusydi 评论中所述。

进一步强调了本研究的必要性。关注阿拉伯湾海水中的总溶解固体 (TDS) 非常重要。解决了阿拉伯湾 TDS 水平随着时间的推移逐渐增加的问题，这一点在之前的研究中并未被忽视。依赖电导率 (EC) 系数进行 TDS 测量可能无法准确捕捉影响 TDS 的海水性质变化。特别是对于反渗透 (RO) 工厂的运行，准确了解和监测 TDS 水平变得至关重要。

在霍巴尔海水淡化生产系统中，共有三个海水取水区：二期（AK2/RO2）、三期（AK3）和四期（RO1）。海水TDS样品观测值逐渐增加。随着第四阶段 (RO1) 工厂开始运营，这一变革的重要性变得更加重要和突出，这是胡拜尔工厂的第一座反渗透工厂。了解海水 TDS 会因气候和环境水生条件而随时间变化 [ 11]。因此，最近对海水中 TDS 水平的研究对于优化反渗透装置的设计和运行非常重要。通过了解海水中的 TDS 水平，可以确定适当降低 TDS 水平并保护膜免受污染和结垢所需的量。体现在优化操作、降低维护成本、保证生产质量。

本文介绍了最近利用重量法和电导率 (EC) 对 Khobar 海水淡化生产系统进水口海水进水口中的总溶解固体 (TDS) 进行的测量；第 2 阶段 (AK2)、第 3 阶段 (AK3) 和第 4 阶段 (RO1)。收集的数据被绘制出来以分析和观察不同地点的任何趋势变化。此外，论文还包括TDS因子的计算，用于评估和验证测量方法的准确性。通过采用这两种技术并评估 TDS 因素，该研究旨在全面、可靠地了解胡拜尔海水淡化生产系统中的 TDS 水平，从而有助于改进监测和管理实践。

2. 方法论

该研究分析是根据胡拜尔生产系统水质部分的一组样本进行的。该研究重点关注三个采样点：AK2、AK3 和 RO1 摄入采样点。为了确保样品的准确性和代表性，所有样品点均保持连续流动以防止污染。每个地点都使用单独的贴有标签的瓶子，合格的采样员使用抓取方法收集样品。收集到的样本立即被运送到主要的霍巴尔综合实验室，以尽量减少任何物理变化。

使用校准的 WTW (Cond 7110) 仪器对收到的样品进行电导率测量。使用标准溶液（1413 µS/cm 和 12.88 mS/cm）来校准仪器并确保精度。为了考虑仪器精度，对样品进行了重复测量并取平均值。

在进行 TDS 分析之前，使用无灰滤纸（110 mm，参考号 300010）过滤样品以去除悬浮固体。将已知体积（10 ml）的过滤样品转移到预先称重的盘中。然后将盘子放入 85°C 的烤箱中加热 24 小时，直至完全干燥。随后，将样品在 180°C 下再加热一小时以去除有机物。在干燥器中冷却后，称重样品以确定残留物的重量。TDS 浓度通过残留物重量除以样品体积计算，并以百万分率 (ppm) 表示。

为了最大限度地减少个人选择错误，所有实验室分析均由同一实验室分析员进行。此外，所有样品均使用相同的仪器和设备，以尽量减少实验室设备变化引起的误差。EC 测量基于 ASTM D1125-14，TDS 分析使用 ASTM D5907-18 或 ABHA 2540 中引用的蒸发（重量分析）方法进行。TDS 和 EC 计算之间的相关性引用自 APHA 1030-E。

为了进一步验证研究数据，随机抽取的一部分样本被送往水技术创新研究所和研究发展研究所 (WTIIRA) 进行分析，以便对 Al-Khobar 研究实验室和 WTIIRA 之间的结果进行比较，从而提高研究结果的可信度。

3. 数据

该研究从 SWCC Al-Khobar 工厂 AK2、AK3 和 RO1 位置取水口的常规采样点采集了海水样本。根据工厂的运行状态，每周进行一次采样，没有发生紧急情况或停机。放假期间暂停采样。所有样本均在上午 9 点至 10 点之间采集，以保证各个地点的一致性。TDS 水平使用重量法测量，而 EC 测量使用 WTW (Cond 7110) 实验室电导率计进行。TDS 因子或比率通过 TDS (ppm) 除以 EC (μS/cm) 计算得出。

测量结果如表1所示，其中包括每次测量的平均值、标准偏差、最大值、最小值和范围。为了验证主要数据，WTIIRA也进行了测量，相应数据列于表2中。表 3提供了 Khobar 实验室和 WTIIRA 实验室结果之间的比较。评估旨在确保所有数据的有效性、最大限度地减少偏差并确保结果可靠。

一个值得注意的观察结果是，2021 年 7 月 5 日在 RO1 站点测得的 TDS 水平低于海水 TDS 水平。考虑到此时的 EC 值，它表明 TDS 和 EC 结果之间存在无效关系，表明分析师执行的测试存在潜在错误。因此，该特定数据点被排除在分析之外，以确保其余数据代表海水 TDS 水平的准确性。绘制每个站点的 EC 和 TDS 值以评估关系的强度并检测整个研究期间的任何数据中断。

4 结果与讨论

本研究旨在调查 SWCC Al-Khobar 生产系统内三个地点海水取水口的总溶解固体 (TDS) 水平，并分析它们之间的任何潜在差异。在本节中，我们将介绍在每个站点进行的 TDS 测量获得的结果。为每个位置提供了数据的平均值、标准差和范围等描述性统计数据。此外，数据通过各种图表可视化，以便于三个站点之间的清晰理解和比较。

讨论包括对每个地点 TDS 潜在来源的分析以及这些来源如何影响观察到的 TDS 水平。通过识别影响因素，我们可以深入了解三个地点的水质并了解影响 TDS 水平的因素。

首先，胡拜尔二期 (AK2) 海水厂取水口是目前胡拜尔生产系统中最古老的运营取水口，于 1983 年开始生产阶段。表 1显示 AK2 站点的平均 TDS 值为 55,922 ppm，标准偏差为 2350 ppm。TDS 最高值出现在 2 月和 4 月的第一周，达到 60,000 ppm，最低值出现在 12 月中旬，为 50,000 ppm。这些结果表明全年 TDS 水平存在显着变化。图1还显示了 AK2 海水入口处 TDS 值的大幅波动。对于这种不稳定性的一种可能解释是 AK2 进水管靠近海岸，因此容易受到外部活动或附近工厂废水排放的影响。此外，AK2 的平均海水 TDS 计算因子为 0.787，与其他地点相比是最高的。图 2中显示的数据中断表明存在高度的可变性，可能受到该地点的自然条件及其靠近海岸的影响。

其次，第三阶段摄入的数据显示，与其他摄入相比，海水 TDS 水平相对较低，平均为 55,862 ppm。1 月 25 日记录的最大 TDS 值为 59,920 ppm，与 AK2 的最大样本值一致。类似地，在 10 月第一周，与 AK2 大约在同一时间观察到最低 TDS 值（表 1）。图 1支持这样的观点：AK2 和 AK3 的 TDS 趋势由于非常接近而相似。然而，AK2 的趋势表现出更多的波动，这进一步支持了自然事件和海岸线附近其他情况的影响。AK3 中 EC 和 TDS 之间的关系比其他位置更强，如图3所示，显示出更线性的关系，斜率为 0.7827。

第三，RO1取水口位于该阶段以东约2公里处，参见图4，与其他Khobar取水口相比，距离更长。此距离反映在 RO1 数据中，导致与 AK2 和 AK3 相比的行为略有不同。RO1 处的平均 TDS 水平为 56,417 ppm，是采样点中最高的。TDS 最高值出现在 4 月份，为 61,000 ppm，最低浓度出现在 12 月底，为 51,000 ppm。TDS 的标准偏差经计算为 2052 ppm。RO1 海水 TDS 水平较高可归因于该地点的几何形状位于狭窄的海峡内，使其更容易受到海水流的影响以及基础设施活动和有机源造成的干扰。图5从图中可以看出，RO1 TDS 的图案反射变化发生得早于 AK2 和 AK3，表明海水流在到达 AK2 和 AK3 之前对 RO1 的影响更大。RO1 中 EC 和 TDS 之间的关系显示出与 AK3 相比较弱的回归强度。然而，与AK2相比，沿线性趋势线的数据中断更接近，为海水流对RO1的影响提供了进一步的支持。

关于 TDS 与 EC 的比率，电导率受溶液中存在的离子类型和浓度的影响。另一方面，TDS 水平不仅包括离子，还包括其他溶解的固体，包括有机化合物、矿物质和其他不带电的物质。因此，如果大多数溶解物质是非离子的，则具有高 TDS 的溶液不一定表现出高电导率，反之亦然。

为了建立电导率 (EC) 和总溶解固体 (TDS) 之间的线性关系，将测量的 EC 数据与所有 Al-Khobar 取水地点随时间的 TDS 水平进行绘制，如图2、图 3、图 6所示。这些图表提供了电导率和 TDS 之间关系的强有力的视觉证据。因此，EC 被广泛认为是估算计算 TDS 的可靠方法。所有 Al-Khobar 摄入量的平均系数为 0.79，因此 TDS (ppm) = 0.79 × 电导率测量值 (μS/cm)。

从图 5可以看出，EC 和 TDS 趋势的整体形状显示出类似的模式。据观察，EC 模式对 TDS 水平高峰值的反应较小，例如 4 月初观察到的情况。这可以通过以下事实来解释：该季节 TDS 的增加主要是由于有机化合物浓度较高，而 EC 测量中并未准确反映这一点。

重要的是要认识到使用 EC 作为 TDS 代理的局限性，特别是由于其他离子的干扰、温度依赖性、无法检测非导电物质、校准问题和样品成分的变化而产生的局限性。虽然 EC 提供了有价值的 TDS 估算，但为了充分了解海水摄入中 TDS 的组成和来源，还需要进行额外的分析和考虑其他因素。建议使用 EC 作为筛选工具，并使用其他方法（例如重量分析）确认 TDS 测量结果，以确保准确性。

5。结论

总之，本研究旨在评估 Khobar 海水淡化生产系统 AK2 (RO2)、AK3 和 RO1 三个地点的海水取水口中的总溶解固体 (TDS) 水平。该研究采用重量法和电导率 (EC) 测量来分析 TDS 水平并评估测量技术的准确性。TDS 因子通过 TDS 除以 EC 计算得出，用于建立两个测量值之间的关系。

研究结果显示，全年三个采样地点的 TDS 水平存在显着差异。AK2 作为最古老的运营入口，与其他站点相比表现出较高的 TDS 水平，且波动显着。AK2 靠近海岸以及潜在的外部活动或附近工厂的废水排放可能会导致观察到的不稳定。AK3 与 AK2 接近，显示出相似的 TDS 趋势，但水平相对较低。RO1 取水口距离较远，表现出略有不同的行为，平均 TDS 水平较高，这可能受到海水流和基础设施活动干扰的影响。

分析表明 EC 和 TDS 测量之间存在很强的相关性，EC 可以作为 TDS 水平的可靠估计。然而，值得注意的是，EC 可能无法准确反映非离子溶解物质和有机化合物，这可能导致 TDS 水平较高。因此，应采用重量分析等其他方法来确认 TDS 测量结果并确保准确性。

这项研究的结果为了解胡拜尔海水淡化生产系统的水质提供了宝贵的见解。这些信息可用于改进监测和管理实践，指导与水处理策略相关的决策过程，并评估环境影响。通过了解 TDS 水平的来源和变化，可以采取适当的措施来保持最佳水质并确保海水淡化生产系统的高效运行。