高鹽廢水溶解固形物快速檢測方法研究

楊秀蓮，羅文華，羅國慶，李風玲

（中節能（攀枝花）清潔技術發展有限公司，四川攀枝花 617000）

1 項目及工藝概況

中節能（攀枝花）清潔技術發展有限公司綜合性危險廢物處置項目，可對除多氯聯苯類廢物外的45大類，469 種危險廢物進行科學、有效、安全處置。該項目于2013 年12 月投入試運行。處置主體工藝包括焚燒系統、物化系統、固化處理及安全填埋系統;廢水處理系統主要由三部分組成，即物化處理系統、生化處理系統和深度處理系統。廢水主要產生于焚燒系統、物化系統、滲濾液系統、初期雨水以及洗車沖地等。各種廢水經廢水管網收集后存儲于調節池，通過自吸泵將調節池內廢水泵入廢水處理系統進行處理，處理出水去除重金屬后，通過管網流入生化處理系統；廠區生活污水和廢水處理出水經管網收集后存儲于SBR 進水池，通過自吸泵將SBR 進水池內廢水泵入生化處理系統進行處理，處理出水經去除廢水中有機物后，通過管網流入深度處理系統或直接進入回用水儲罐，通過回用水儲罐再分配，工藝如圖1所示。

2 存在問題

溶解固形物（Total Dissolved Solids 簡稱TDS）是指水中溶解的鹽類和有機物的總稱，是國家水質標準中重要指標之一。我公司處理后的水按環評要求執行GB/T 18920-《城市污水再生利用城市雜用水水質標準》中城市綠化水質標準，回用于車間沖洗水、綠化用水等。執行標準見表1。

圖1 廢水處理工藝圖

生產運行6 年多以來，回用水中溶解固形物指標呈逐年上升的趨勢，從投產初期幾百至今結果上萬。其主要原因是工藝產生的廢水可溶鹽不斷攀升，而廢水處理系統當初沒有設計除鹽工藝，導致回用水含鹽不斷增大，無法直接用于綠化，目前只能回噴焚燒系統，但給焚燒系統又帶來了新的矛盾，鹽分始終在系統中循環、不斷蓄積，影響焚燒系統正常生產。

溶解固形物通常是指水樣濾出其懸浮物后進行蒸發和干燥所得的殘渣。測定常用方法是重量法,即用分離懸浮固形物后的濾液經水浴蒸發，干燥恒重，稱量。即過濾后的水樣在一定溫度下蒸干，并在105～110 ℃下干燥至恒重時所得的殘渣含量。它包括水中除溶解氣體之外的各種溶解物質的總量。該方法雖是經典測定方法，但存在操作步驟繁瑣、耗時較長、結果滯后等缺點，不能及時有效反映生產實際。

表1 回用水執行標準（執行城市綠化）

3 研究過程

針對上述存在的問題，擬開展經典方法與快速測定方法研究。通過研究達到快速、準確得到水體溶解固形物含量結果，有效指導生產。

3.1 經典方法（重量法）

（1）儀器

①水浴鍋

②瓷蒸發皿：容積100～200 mL

③鹽量計：最低刻度線0.1%

④比重計：1.010 0 g/cm3～1.050 0 g/cm3

⑤恒溫干燥箱

⑥分析天平

（2）測定方法

取一定量已過濾的水樣，逐次注入已經灼燒至恒重的蒸發皿中，在水浴鍋上蒸干。將已蒸干的樣品連同蒸發皿，轉入105～110 ℃的烘箱內干燥1 h。在干燥器內冷卻30 min 后稱量，重復操作直至恒重。

（3）計算

式中：G1——蒸發皿重量，g；

G2——蒸干殘留物與蒸發皿的總重量，g；

V——水樣體積，mL。

（4）允許差

取平行測定結果的算術平均值為測定結果，平行測定結果的絕對誤差值不大于5 mg/L。

（5）注意事項

固形物吸濕性很強的水樣的溶解固形物的測定方法：

取一定量過濾后的水樣，逐次注入置有20 mL碳酸鈉標準溶液（應用移液管吸取）于蒸發皿中，在水浴鍋上蒸干，干燥稱量等按以上步驟操作。

式中：a——加入碳酸鈉標準溶液的體積，mL；

10——碳酸鈉標液的濃度，mg/mL。

3.2 快速方法（儀器法）

根據溶解固形物測定原理，經公式推演，我們擬通過測定試液含鹽量和比重，用以下公式計算得到結果。

式中：C——含鹽量，%；

D——比重，g/cm3。

3.3 試驗過程

研究試驗過程主要開展了廢水進水、回用水、滲濾液以及地下水的比對，試驗結果見表2～表5。

表2 進水重量法與儀器法測定對比表

表3 滲濾液重量法與儀器法測定對比表

表4 回用水重量法與儀器法測定對比表

表5 地下水重量法與儀器法測定對比表

通過對以上表格數據的分析，可以發現試驗前階段儀器法較重量法檢測結果出現負誤差的情況較多，分析有以下三方面的原因；一是攀枝花8～9月份處于雨季，空氣濕度較大，重量法測定在稱量過程中存在吸潮情況，會導致結果比真實值高；二是重量法測定在樣品量取步驟，因使用不規范的容器，存在超量吸液情況，也導致了結果高于真實值；三是操作人員讀取鹽量計和比重計刻度時視線不水平，讀取數據普遍偏低，導致儀器法計算結果偏低。

另外從表5 可以看出地下水作為試驗樣品，其結果相對誤差很大，其原因是地下水含鹽低于儀器檢出下限，讀數誤差非常大，比重又較小，導致計算結果偏差較大。

針對前期存在的問題，決定地下水不繼續參與此項試驗。同時對兩種方法水樣的取量、蒸干、干燥、恒重以及讀數等操作步驟進行了嚴格規范，通過改進，第二階段檢測結果相對誤差得到控制。并且滿足分析誤差在±10%范圍要求。

3.4 延展試驗

(1)新頒布的《危險廢物填埋污染控制標準》中新增了填埋場危廢的水溶性鹽總量指標，要求低于10%，采用《土壤水溶性鹽總量的測定》。標準方法要求樣品溶解、過濾后，按照溶解固形物檢測步驟，量取濾液蒸干、烘箱干燥、稱重等步驟。此方法也存在操作程序多、耗時長等問題，結合我們的試驗成果，擬對該方法進行優化：即危廢樣品先溶解、過濾，其濾后水直接用鹽量計測定，標準重量法與儀器法進行比對，試驗結果見表6。

表6 危廢水溶性鹽標準法與儀器法對比表

本次試驗共計開展11 次，除兩次含鹽較低樣品的相對誤差達22.22%和11.11%外，其余均在±5%范圍。說明危廢含鹽量低范圍儀器測定誤差較大。但是，對于危廢填埋水溶性鹽總量要求低于10%的指標而言，較低含鹽危廢檢測結果存在的誤差可以忽略。

(2)加標回收試驗：為驗證儀器法測定結果，我們開展了用氯化鈉配制系列檢測樣品的加標回收試驗，結果見表7。

表7 加氯化鈉標準回收試驗

加標回收測定結果，其回收率在99.26%～100.92%之間，說明直接用儀器法測定危廢水溶性鹽總量的準確性是可以保證的。

4 結果討論

(1)研究方法檢測干凈的地下水，結果誤差較大，此方法不適宜地下水溶解固形物測定。

(2)檢測樣品含鹽量在2%以上時，檢測結果比較準確，如果低于此值，其結果誤差大。因此，此方法也不適合污染較輕的工業廢水。

(3)檢測人員規范操作是數據準確的前提，應正確讀取儀器顯示的數字，減少人為誤差，提高結果準確性。

(4)測定水體溶解固形物和危廢水溶性總鹽均可以采用儀器法，該方法檢測快速、步驟簡單、結果準確。

5 研究結論

(1)經典溶解固形物測定方法，操作步驟較多、耗時較長，含鹽量較大時測定時間會超過12 h，結果嚴重滯后，不能及時有效指導生產，通過測定試液含鹽量和比重，可得到水體溶解固形物結果。

(2)該研究方法適宜檢測含鹽量大于2%的廢水。

(3)該研究方法可替代《危險廢物填埋污染控制標準》中危廢水溶性鹽總量指標測定，在確保檢測結果準確的前提下，可大大縮短了檢測時間，確保信息及時準確反饋到填埋處置單位。

(4)回用水鹽分增加，應采取有效的除鹽措施，使鹽分與水體徹底分離，鹽分集中收集處置，水體回用，確保生產順行。