淺談水質分析成果可靠性檢查的幾種常用方法

周 丹

河南省平頂山市自來水有限公司

淺談水質分析成果可靠性檢查的幾種常用方法

周 丹

河南省平頂山市自來水有限公司

在使用水質分析結果時，應對水質分析數據的可靠性加以檢驗。根據經驗，水質分析數據可通過陰陽離子的平衡關系;總溶解性固體;碳酸平衡關系;電導和總溶解性固體相關性;堿度;Na++K+的濃度關系來快速、便捷的加以檢查判別。

水質分析成果；可靠性檢查；方法

引言

飲用水的化學成分是飲用水與環境長期相互作用的產物。研究飲用水的化學成分，可以幫助我們回溯一個地區的水文地質歷史，了解飲用水的起源與形成，對于生活生產供水及工農業生產有重要意義。我們在使用水質分析結果時，首先應對分析數據的可靠性加以檢查，然后對已有的數據進行分析整理，對一些水文地球化學問題做出合理的解釋，掌握一些簡單的判斷水質分析結果可靠性的方法很重要。

1 水質分析成果

選取河南平頂山市地質勘探中進行的抽水試驗水文孔。鉆探資料可知其巖性由各粒級砂巖、砂礫巖組成，以中～粗粒砂巖為主要含水層段。巖層厚度較大，平均厚度為88.3m，中～粗粒砂巖主要含水層段為69.88m，飲用水位高出頂板26.80m。在最后一個降深結束前采取全分析水樣(5L)一個。

2 水質分析數據可靠性檢查

2.1陰陽離子的平衡檢查

宏觀上講，電解液的一個基本條件是電中性條件，即溶液中的正離子電荷總數等于負離子電荷總數。其數學表達式為：∑Zmc=∑Zma式中，mc和ma分別為陽離子和陰離子的摩爾濃度，Z為離子的電荷數，此式稱為電中性方程。飲用水是一種復雜的電解溶液，所以也遵循電中性方程。飲用水中的電中性方程是以其常量組分的電中性形式表達的。在實際中常用此中性方程檢查水質分析結果的誤差，其表示式為：E=∑mc－∑ma∑mc+∑ma×100式中，E為相對誤差(%)，mc及ma分別為陽離子及陰離子的毫克當量總數/升。如Na+和K+為實測值，E應該小于±5%;如Na++K+為計算值，E應為零值或者接近零值。∑mc－∑ma∑mc+∑ma×100=8.36－8.578.36+8.57×100=－1.24，小于±5%。根據陰陽離子的平衡檢查，該水質分析成果可靠。

2.2總溶解性固體

總溶解性固體是指水中溶解組分的總量，包括溶于水中的離子、分子及絡合物，但不包括懸浮物和溶解氣體。通常以105℃～110℃下，水蒸干后留下的干涸殘余物的重量來表示，其單位為mg/L，常記為“TDS”，這是英文縮寫。其計算值的計算方法是溶解組分總和減去1/2的HCO3－，因為水樣蒸干過程中，約有一半的(0.49)的HCO3－，變成CO2跑掉，其反應如下：2HCO3－→CO32－+H2O+CO2↑除HCO3－之外，硝酸、硼酸、有機物等也可能損失一部分，當pH低時，其損失量更大一些;與此相反，可能有結晶水(如石膏，CaSO4·2H2O)和部分吸著的水留在干涸殘余物里。因此常出現TDS的實測值和計算值的微小差別。根據經驗，兩者的差值應符合下述要求：當TDS＜100mg/L時，相對誤差應＜±10%;TDS=100～1000mg/L時，相對誤差應＜±7%;當TDS＞1000mg/L時，相對誤差應＜±5%。根據表2的水質分析成果，該水樣的實測TDS=465.00，計算TDS=溶解組分總和－1/2HCO3－=溶解組分(K++Na++Ca2++Mg2++Fe3++NH4++NO3－+CO32－ +HCO3－ +SO42－ +Cl-)－ 1/2HCO3－ =642.15－181.82=460.33mg/L，相對誤差=465.00－460.33465.00=0.01＜±7%，表明實測總溶解性固體數值可靠。

2.3碳酸平衡關系檢查

碳酸平衡關系的檢查，根據碳酸平衡理論，當pH＜8.34時，分析結果中不應出現CO32－，因為這樣的pH條件下，測定CO32－的常規方法不能檢測出微量的CO32－;同理，當pH＞8.34時，水分析結果不應出現H2CO3，如果水分析結果不符合上述情況，說明pH或CO32－和H2CO3的測定有問題。

2.4電導和總溶解性固體相關性檢查

大量統計資料表，電導與總溶解性固體有較好的相關性。對于一般的飲用水來說，TDS和電導有如下的關系：①TDS=K×電導，K=0.55～0.75;當水中以HCO3－和CL－占優勢時，K接近于0.55;當SO42－濃度較高時，K接近于0.75;②電導=100×(陰離子或者陽離子毫克當量總數/L)。對于TDS＞5000mg/L和TDS很低的水來說，TDS和電導的相關性差。對于同一含水系統的一系列水樣來說，TDS和電導的關系可很好地建立起來，利用這種關系能對分析結果的準確性進行檢查。根據表2的水質分析成果，該水樣的總溶解性固體(TDS)=465.00mg/L，電導率=777.00(μs/cm)，水中以HCO3－和CL－占優勢，K=TDS/電導=0.60，比較接近0.55;根據表2的水質分析成果，陰離子或者陽離子毫克當量總數=8.57或8.36，電導=100×(陰離子或者陽離子毫克當量總數/L)=857或836，比較接近實測電導777。根據電導和總溶解性固體相關性的檢查，該水質分析成果可靠。

2.5堿度檢查

堿度是表征水中和酸能力的指標。堿度主要取決于水中HCO3－、CO32－的含量。當然，水中的硼酸、磷酸、硅酸及OH－也具有中和酸的能力，它們也決定堿度的大小，但是，在一般飲用水中，上述含量甚微。一般飲用水的堿度取決于水中HCO3－和CO32－的含量，它可直接測定，也可通過計算求得。計算方法是HCO3－和CO32－毫克當量/升的總和乘以50，以CaCO3表示，其單位是mg/L，稱碳酸鹽堿度。根據表2的水質分析成果，HCO3－當量濃度為5.96mmol/L，CO32－當量濃度為0.54mmol/L，堿度計算值=(5.96+0.54)×50=325.00，堿度實測值=325.11，堿度計算值和實測值比較接近，根據堿度檢查，該水質分析成果可靠。

2.6其他檢測方法

通常還可通過以下檢查方法：①在一般的飲用水中，Na+總是大于K+，若出現反常情況，其結果值得懷疑;②飲用水中Na+或Na++K+一般都不會出現零值，如出現此情況，可認為是分析的錯誤。

3 管網的合理布置

管網分區雖然節約了能量，卻增加了基建投資和管理費用的復雜性，從前面分析可知并聯分區和串聯分區雖然分區的方式不同，其節能的效果卻是相同的，但兩種分區在管網造價和管理費用方面是不同的，并聯分區增加了輸水管的長度，串聯分區增加了泵站，因此，在選擇是否分區及分區的形式時，應根據地形、水源位置、用水量分布等具體條件出發，從系統的可靠性、工程造價、運行能耗等方面綜合考慮，擬定若干方案，然后通過方案的技術經濟比較后確定。

城市的地形對分區形式具有重要影響，當城市狹長發展時，宜采用并聯分區的形式，其增加的輸水管長度不多，兩區的泵站可以集中管理；當城市垂直于等高線方向延伸時，串聯分區更為適宜。

隨著城市供水管網的更新、改造和擴建，管網中的壓力分布不均問題日益突出，當輸配水管線較長時，管網中產生較大的水頭損失，為了維持管網末梢服務壓力，勢必要提高水廠的出場壓力，造成管網前端服務壓力過高，區域之間水壓差過大，造成管網系統能量浪費嚴重，漏損增多，爆管頻繁。對于這種情況，應考慮采取管網中途加壓，于高、低壓區間干管增建加壓泵站，對管網水壓進行局部提升，以便降低管網前段的運行壓力。

在進行管網的合理布置時，采用統一供水還是分區分壓供水，應充分考慮地形地質情況，對于遠距離輸配水的管網系統，在管網中可設加壓泵站或高地水池，同時優選重力流輸配水，這樣才能達到節能的目的。

4 結語

通過陰陽離子的平衡檢查，總溶解性固體，碳酸平衡關系檢查，電導和總溶解性固體相關性檢查，堿度檢查和Na++K+的濃度關系，能夠簡便、快捷地幫助生產人員判斷所利用的水質分析成果的準確性，從而提高工作質量和效率。

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[2]黃輝.基于不同目標的城市污水處理項目投資方案評價研究[D].重慶大學，2014.

[3]湯斌.紫外—可見光譜水質檢測多參數測量系統的關鍵技術研究[D].重慶大學，2014.