城鎮污水處理廠出水懸浮物檢測中取樣量的研究

李強 王天姝 王劼

（沈陽振興環保有限公司 遼寧沈陽 110000）

0 引言

水質中的懸浮物是指水樣通過孔徑為0.45 μm 的濾膜，截留在濾膜上并于103 ℃～105 ℃烘干至恒重的固體［1］，是污水處理廠日常監測的重要項目。實驗室采用《水質 懸浮物的測定 重量法》（GB 11901—89）對該項目進行檢測，此方法操作簡單，結果準確度高，但也存在一些問題。該方法中規定的取樣量不適用于低懸浮物水樣的檢測。方法中規定常規取樣量為100 mL，且備注根據水樣中懸浮物含量的不同，以5 mg～100 mg 懸浮物量作為量取試樣體積的適用范圍。然而現城鎮污水處理廠多執行一級A 類排放標準，出水中懸浮物含量都很低，多為2 mg/L～6 mg/L。若按常規取樣量檢測，則實際測得的懸浮物質量不足1 mg，操作難度大，對儀器精度要求高，檢測結果可信度極低；若要滿足備注中的要求，則取樣量至少為2 500 mL，取樣難度大，檢測時間長，且長時間抽濾會對濾膜的韌性造成損害［2］，使檢測結果產生較大偏差。

為解決這一問題，進而確定出水懸浮物測定的最佳取樣量，我們于2020 年1 月～10 月開展了研究，發現方法檢出限與取樣量存在著一定的關系。方法檢出限是指對某一特定的分析方法在給定的可靠程度內可以從樣品中檢出待測物質的最小濃度或最小量［3］。當目標分析物質含量極低時，確定方法檢出限是十分必要的。只有測定結果高于檢出限，方可在一定的置信程度下說明待測水樣中存在待測物質的情況。以高嶺土配制的懸浮物標準水樣為樣本，分別確定不同取樣量對應的方法檢出限，分析檢出限與取樣量之間的關系，初步確定最優取樣量，并以該取樣量對污水處理廠出水水樣進行測定，討論得出最佳取樣量，為污水處理廠懸浮物的測定提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

（1）懸浮物標準水樣。高嶺土是非金屬礦產，具有懸浮性和分散性，可以在水中分散開來而不易形成沉淀［4］。不少國家均選擇以高嶺土作為水質濁度分析的標準物質，高嶺土同樣滿足水質懸浮物分析的標準物質制備條件［5］。使用經105 ℃恒重后的高嶺土配制成不同濃度的懸浮物標準水樣，以此作為檢出限測定實驗的樣本。

（2）出水水樣。采集沈陽南部污水處理廠紫外消毒間排水口出水樣作為實驗樣本，該污水處理廠處理工藝采用改良A2/O工藝，設計出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）的一級A 排放標準，實際懸浮物排放濃度為2 mg/L～6 mg/L。

1.2 懸浮物的測定方法

（1）濾膜的預處理。將濾膜用60 ℃～80 ℃熱水反復浸泡，每次浸泡時間不少于2 h，處理后的濾膜集中浸沒于純水中保存。根據使用情況，每次處理濾膜的量應適當，以避免因在水中浸泡時間過長而使纖維組織遭到破壞。

（2）濾膜準備。將濾膜放置于恒重的稱量瓶中，于105 ℃烘箱中反復烘干，直至冷卻后2 次稱量重量差≤0.2 mg。將過濾器、濾膜、漏斗依次放置好，用夾子固定，用蒸餾水濕潤濾膜并不斷吸濾。

（3）懸浮物的測定。將待測試樣混合均勻，使用適當量程的量筒量取所需體積試樣進行抽吸過濾，使水分全部通過濾膜，使用蒸餾水連續洗滌3 次，每次用水量約為10 mL，吸除痕量水分后，將載有懸浮物的濾膜放在原恒重的稱量瓶里，移入烘箱中于105 ℃反復烘干，直至2 次稱量的重量差≤0.4 mg。按公式（1）計算懸浮物含量。

式中：C 為水中懸浮物含量，mg/L；B 為懸浮物+濾膜+稱量瓶重量，g；A 為濾膜+稱量瓶重量，g；V 為試樣體積，mL。

1.3 懸浮物方法檢出限的測定

根據 《環境監測 分析方法標準制修訂技術導則》（HJ168—2010），當空白試驗中未檢測出目標物質時，按照樣品分析的全部步驟，對濃度值或含量為估計方法檢出限值2倍～5 倍的樣品進行n（n≥7）次平行測定［6］。計算n 次平行測定的標準偏差，按公式（2）計算方法檢出限。

式中：MDL 為方法檢出限；n 為樣品的平行測定次數；t（n-1，099）為自由度為n-1，置信度為99%時的t 分布（單側）；S 為n 次平行測定的標準偏差。

2 測定結果與討論

2.1 不同取樣量時方法檢出限的測定

預估方法檢出限在2 mg/L～10 mg/L 范圍內，使用經105 ℃恒重后的高嶺土配制成濃度為25 mg/L、10 mg/L、8 mg/L、5 mg/L的標準水樣，分別對應取樣量為100 mL、200 mL、300 mL、400 mL。根據上述方法，每組實驗平行測定8 次，結果取平均值，計算出不同取樣量時的檢出限，實驗數據見表1。

表1 不同取樣量檢出限的測定結果

根據表1 可知，當取樣量為100 mL 時，方法檢出限為6 mg/L。一般城鎮污水處理廠出水懸浮物含量為2 mg/L～6 mg/L，低于該取樣量對應的檢出限，故采用100 mL 作為取樣量對城鎮污水處理廠出水懸浮物進行測定將無法得到有效的結果，甚至無法確定水樣中是否存在懸浮物。

當取樣量為300 mL 時，方法檢出限為2 mg/L，低于一般污水處理廠出水懸浮物含量均值，檢測結果有一定的可信度。繼續增加取樣量，方法檢出限無變化，表明已經將檢出限降低至最低值。300 mL 可以初步確定為城鎮污水處理廠出水水質懸浮物檢測的最優取樣量。

根據 《環境監測 分析方法標準制修訂技術導則》（HJ168—2010）規定，以4 倍檢出限作為檢測下限，當取樣量為300 mL 時，懸浮物的檢測下限為8 mg/L，小于一級A 類排放標準的上限10 mg/L［7］，這樣就保證了超標數據會被準確檢測出來。

2.2 城鎮污水處理廠出水懸浮物測定

以沈陽南部污水處理廠紫外消毒間排水口出水樣為樣本，取樣量定為300 mL，按上述的實驗方法對樣本懸浮物含量進行測定，實驗結果見表2。

表2 沈陽南部污水處理廠水樣測定結果 單位：mg／L

根據表2 可得出，沈陽南部污水處理廠出水水樣懸浮物含量的平均值為3 mg/L，由表1 中結果得知取樣量為300 mL時懸浮物的方法檢出限為2 mg/L，測定值高于方法檢出限，結果可信度較高。在城鎮污水處理廠出水懸浮物的測定中，取樣量定為300 mL 較為合適。

3 結論

水質懸浮物的檢測實驗方法雖然簡單，但對類似城鎮污水處理廠出水這種低懸浮物含量的水樣來說很難得到可信的檢測結果。本文通過對檢測方法中取樣量這一因素進行討論，得出300 mL 為最佳取樣量，即可增加檢測結果的可靠性，又能將超標數據準確報出。