探究再生水廠水質管控新模式

【摘" " 要】：為了達到精準化調控再生水生產運行、保證水質、降本提效的目的，摸索各水質指標線性關系，建立以氯化物為主控指標調節生產，實現整體水質達標的管控模式；通過優化氯化物檢測方法，準確、快速測定主控指標，實現再生水水質監控與運行調控高效聯動，增強運行彈性。

【關鍵詞】：再生水廠；水質管控；氯化物

Exploring the New Model of Water Quality Control in Reclaimed Water Plant

LI Qian，DU Peng

（Tianjin WaterRecycling Company Limited.， Tianjin 300221，China）

【Abstract】：In order to achieve the purpose of accurately regulating the production and operation of reclaimed water， ensuring water quality， reducing costs and improving efficiency， by exploring the linear relationship of each water quality index， a control mode was established to regulate production with chloride as the main control index and realize the overall water quality standard.

【Key words】：reclaimed water；water quality control；chloride

再生水回用于城市雜用、景觀環境、熱電廠循環冷卻等多個領域，節約了寶貴的水資源和用水成本。再生水廠進水取自污水處理廠出水，近年來隨著污水廠提標改造，再生水廠進水總氮、氨氮、總磷等生化水質指標得到有效控制，各再生水廠主控水質指標逐漸轉移至氯化物、堿度、硬度等離子性指標。氯化物在線檢測儀表受干擾因素影響大，滿足不了再生水水質準確測定、精確調整運行參數的要求；同時價格和后期維護費用高，不利于運行成本控制。目前再生水廠仍以化驗室每天多頻次取樣由人工滴定法檢測氯化物等離子指標，專業性強、操作繁鎖、檢測試劑具有毒性和腐蝕性，檢測過程中稍有不慎還會造成人體傷害及環境污染。

針對以上問題，本文探究了再生水各水質指標相互聯系，建立以氯化物單項指標主控調節生產的機制，通過優化水質氯化物檢測方法，實現簡便快捷操作，及時指導生產。

1 再生水水質指標的變化規律和相互聯系

再生水用于工業循環冷卻水時，對氯化物、溶解性固體、硫酸鹽、總硬度、總堿度、二氧化硅、鐵、錳等離子性指標要求尤為嚴格，離子指標濃度過高會對輸水系統產生腐蝕，損害金屬管道、工藝設備；用于城市綠化和農田灌溉時離子指標濃度過高則會造成鹽積，使土壤板結，抑制植物生長。

通過多年來對沿海地區水質特點的摸索及天津各再生水廠進水水質檢測數據的積累分析，總結出再生水中氯化物、硫酸鹽、總硬度、總堿度與溶解性總固體的變化趨勢是一致的。見圖1。

水中溶解性固體（TDS）主要成分為鈣、鎂、鈉的重碳酸鹽，氯化物和硫酸鹽等，TDS=[Ca+Mg+Na+K]+[HCO3+SO4+Cl]。TDS高時會損壞輸水管道和用水設備，增加設備的腐蝕或者結垢風險；因此，再生水回用標準要求TDS質量濃度≤1 000 mg/L［1］。進水堿度為鈣鎂硬度形成的重碳酸鹽，堿度、硬度在水中存在相對穩定；而因北方地區污廢水的特點及受降雨雪影響變化范圍大，所以氯化物的變化是導致溶解性總固體變化的主要因素。

2 氯化物單項指標主控調節生產

水質氯化物質量濃度限值執行最嚴格標準≤250 mg/L［1～3］。由于氯化物的變化是導致溶解性總固體變化的主要因素，因此建立氯化物指標與溶解性總固體等離子指標的線性關系。見圖2。

把多水質指標控制方式精簡優化為氯化物單項指標主控調節生產運行工藝，依據各水質指標的線性關系設定再生水氯化物控制值，建立水質氯化物指標數值與微濾和反滲透膜勾兌水量的計算公式

（1）

式中：A為出水控制指標的控制值；B為進水控制指標的控制值；C為反滲透產水量；0.75為反滲透產水率；0.95為超濾產水率。

將人工檢測的進水氯化物實際值輸入式（1），計算進水量。

3 氯化物檢測方法的優化

GB 11896—89《氯化物的測定 硝酸銀滴定法》是水質檢測部門最常用的氯化物檢測分析方法，但其專業性較強，操作步驟繁瑣，檢測中易造成滴定試劑揮發、遺漏。為克服上述技術的不足，優化了該檢測方法。

3.1 氯化物滴定劑配存方法

3.1.1 滴定劑濃度的理論推導

GB 11896—89方法滴定劑硝酸銀標準溶液要求配制的物的質量濃度C1近似為0.0141 mol/L， 需標定其準確濃度值，氯離子的質量分數M為35.45 g/mol，滴定度值1 mL的標準溶液相當于被測物質的質量，換算為滴定度來表示的質量濃度

［4］

式中：[V1]為水樣消耗硝酸銀標準使用液的體積，mL；[ΔV]為終點誤差校正體積，mL。

3.1.2 滴定劑配制方法

稱取25.0～25.5 g硝酸銀溶于加熱煮沸后的去離子水中，在容量瓶中稀釋至1 000 mL并加入一滴濃硝酸作為儲備液，吸取100 mL儲備液用去離子水定容至1 000 mL，按GB 11896—89方法標定該使用液濃度后，采用數學調整模型計算。

當T＞0.500 mg/mL時，需要向已配制完成的體積為[V1]的溶液中加入稀釋水[V2]， 計算模型為

分別計算得到向使用液和儲備液中加入的去離子水體積，按照計算的體積量取加入混勻后即得到T為0.500 mg/mL的硝酸銀使用液和T為5.00 mg/mL的儲備液，無需再標定，儲備液放入棕色試劑瓶在冰箱冷藏保存，有效期可達7個月。

3.2 改造氯化物滴定裝置

設計選用微型氣泵代替自動滴定管的手壓球。見表1。

用12 V的電源連接微型氣泵，將電源插在具有倒計時無限循環功能的定時器上，再用合適管徑的氣管將泵的出氣口與自動滴定管的進氣口緊密相連，滴定裝置組裝改造完成。見圖3。

用氣泵裝置取代手壓球實現快速準確自動加液調零，操作流暢，省時、省力、省事，減少了化學試劑揮發和污染，避免檢測人員直接接觸試劑，提高安全性；克服了普通滴定管操作麻煩，易出現漏液堵塞、易產生試劑揮發污染的問題；克服了全自動滴定器需要經常校準維護，更換配件，成本及維護維修費用高的缺點；解決了改造前的自動滴定管易產生氣泡、手壓球易破損老化頻繁更換的問題。

3.3 效果測試與分析

采用GB 11896—89方法和優化后方法進行雙人雙平行對比試驗，測定氯化物質量濃度為201 mg/L的國家標準樣品。見表1。

優化后一個水樣的完整測定的時間由平均5 min縮短到2 min，檢測過程更加快捷，檢測準確度和精密度符合標準。

在3個試驗室采用GB 11896—89方法和優化后方法分別測定氯化物質量濃度為77.3 mg/L和462 mg/L的標準樣品及再生水水樣。見表2。

4 效益分析

4.1 經濟效益

減少了試劑的用量、節約了日常耗材、節省了人力資源。由多水質指標優化為氯化物單項指標主控調節生產的管理機制，更快速預警，及時調整運行工藝，精準化管控水質、水量，降低運行能耗。

4.2 社會效益

由多水質指標優化為氯化物單項指標主控調節生產的管理機制，同時改進檢測方法后，滿足全員性操作和時效性監控的創新模式，加強了水質監測和運行管控部門的溝通和銜接，提高了工作效率，減少了勞動強度，避免了管理空白，增強了再生水產供銷管理水平和調控能力。在供水量成階梯式增長的趨勢下，為再生水運營管控開拓了新思路，實現了精準化運行，保證水質，降本提效，提升服務品質。

4.3 環境效益

氯化物檢測設備的自動化實現和操作程序的簡化快捷避免了化學試劑的揮發、遺漏及與污廢水水源的直接接觸，減少了具有毒性和腐蝕性的化學試劑和污廢水對檢測人員的危害和環境的污染，從而保障了檢測人員的職業安全健康。

參考文獻：

[1]GB/T 18920—2020，城市污水再生利用" 城市雜用水水質[S].

[2]GB/T 19923—2005，城市污水再生利用工業用水水質[S].

[3]GB/T 18921—2019，城市污水再生利用" 景觀環境用水水質[S].

[4]國家環境保護總局《水和廢水監測分析方法》編委會.水和廢水監測分析方法[M].4版.北京：中國環境科學出版社，2002.

收稿日期：2023-05-04

作者簡介：李倩（1981 - ）， 女 ，天津市人， 高級工程師， 從事再生水質量工藝優化與水質檢測工作。