污水處理廠除磷藥劑的質量控制

薛爽，蘇云菲，王劼

(沈陽振興環保有限公司，遼寧 沈陽 110000)

0 引言

近年來環保形勢日趨嚴峻，我國對污水處理問題愈發重視，使得我國污水處理廠的數量和規模在近幾年取得了較快發展。據統計，全國污水處理廠已達到4000座左右[1]。隨著污水處理廠規模的擴大，主管部門對污水處理廠的監管力度也在不斷提升，污水處理總量以及污水排放標準也隨之提高[2]。主管部門要求我國城鎮污水處理廠出水排放標準必須達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準，在一級A排放標準的19項指標中要求出水總磷含量小于0.5 mg/L，有些城市地標更嚴格，北京、浙江、四川甚至要達到小于0.3 mg/L[3-5]，但是完全依靠生物除磷很難達到這樣嚴格的污水排放標準[6]，對絕大多數污水處理廠必須同時投加鐵鹽、鋁鹽等除磷藥劑來滿足排放要求。

目前我國市售除磷藥劑種類繁多，質量參差不齊，而污水處理廠對藥劑的質量監測環節薄弱，還在起步階段，并未引起足夠的重視。主要表現在有些城鎮縣級以下水廠沒有藥劑監測部門，有些水廠開設了藥劑質檢部門，但是藥劑檢測能力相對滯后，導致藥劑質量無法得到控制，離國家有關藥劑標準存在一定差距。甚至不同污水處理廠對同一批次藥劑檢測數據也會出現不同的結果。

近些年有關污水處理廠藥劑控制的報道并不不多見，且主要重在除磷藥劑工藝、除磷效率研究等其他方面，對分析氧化鋁含量的質量控制分析較少。為了給污水處理廠藥劑控制工作提供參考，于2019年8月到10月對某污水處理廠使用的同一批次液態聚氯化鋁藥劑進行質量控制，對氧化鋁含量測定結果的不確定度進行評定，分析測量不確定度因素，結合質量控制圖判定污水處理廠除磷藥劑質量，以期為同行提供參考和借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料及試劑

樣品：某污水廠使用的同一批次液體聚氯化鋁。

試劑：1+12硝酸溶液(硝酸：國藥集團化學試劑有限公司)、1+1氨水溶液(氨水：國藥集團化學試劑有限公司)、0.05 mol/L EDTA溶液(自配，EDTA： 國藥集團化學試劑有限公司)、乙酸-乙酸鈉緩沖溶液(乙酸、乙酸鈉：國藥集團化學試劑有限公司)、0.025 mol/L氯化鋅標準溶液(遼寧新興試劑有限公司)。

指示劑：百里香酚藍(自配)、二甲酚橙(自配)。

1.2 方法

1.2.1 聚氯化鋁中氧化鋁含量的測定

參照GB/T 22627—2014 《水處理劑 聚氯化鋁》測定聚氯化鋁中氧化鋁含量。

1.2.2 不確定度分析方法

不確定度主要源于樣品的稱量及定容、試劑的移取、藥劑的濃度及消耗體積。本次實驗的不確定度分析方法以同一檢測人員，在相同條件下，選用相同試劑和材料對同一批次藥品進行多次重復檢測，研究在相同條件下，測量重復性引入的不確定度。

1.2.3 質量控制圖

監測的過程中，當監測值出現誤差，需要用合理的質控手段改正，并將質控的結果描繪在質控圖里，觀察監測結果是否超標失效。

2 實驗結果

2.1 合成標準不確定度

根據表1數據可計算出合成標準不確定度。測量結果為同一批次樣品的15組平行檢測數據，根據每組數值殘差，計算出平均值的標準不確定度：

2.2 擴展不確定度

由表1數據及式(1)的結果可計算出擴展不確定度。當包含概率P近似95%，自由度v=15-1=14時，查詢t分布表，包含因子k=2.14。擴展不確定度為：

表1 聚氯化鋁中氧化鋁含量15次重復測量結果

2.3 氧化鋁含量結果

取反對數得到：10.57≤ω1≤10.81。

根據以上數據，本批次氧化鋁含量質量分數最后結果不確定度范圍在10.69±0.12之間，質量合格。

2.4 質量控制圖結論驗證

從圖1可以看出，各點在中心點兩側均勻分布，所有點都在上下警告限之間，整體離散程度不高，分析質量較為穩定，此次實驗數據有效。

圖1 質量控制圖

3 討論

現階段聚氯化鋁作為化學除磷藥劑在我國污水處理廠使用普遍，藥劑質量也受到諸多方面影響，所以藥劑質量控制成為十分重要的環節。本次實驗從取樣、測量不確定度、質量控制圖三個方面進行質控。

其一，取樣方面需選取具有代表性的試樣，由于GB/T 22627—2014 《水處理劑 聚氯化鋁》中要求測量氧化鋁時稱取13～14 g左右液體試樣，而現場送藥罐車一般為20 m3左右，所取藥劑如何代表一車質量成為很重要的問題。故而我們需嚴格按照國家標準要求取樣[7]，選用清潔、干燥的取樣容器和工具，取樣時將可采部位樣品上、中、下層按一定比混合制成平均樣品，搖勻，使液體呈現均一、穩定狀態，密封、貼好標簽、存放于陰涼干燥處。

其二，氧化鋁含量測量不確定度評價可使檢測結果更接近于真實值，輔助評價實驗室的測量能力，并對于判定檢測結果合格與否的精準度有所提高。因此為評價測量不確定度，隨機抽取15組樣品，盡可能規避客觀原因引起的誤差，稱量時選取已校準的萬分之一天平，已校準的移液管、容量瓶，且保證每組平行實驗使用相同移液管；選取固定廠家提供的已標定氯化鋅標準溶液進行檢測。檢測得出該批次聚氯化鋁中氧化鋁含量測量重復性引入的測量不確定度為10.57～10.81之間，置信概率P=95%。

其三，為保證數據精確，排除異常原因引起的波動，需要選擇合理的質控手段(質量控制圖)來判斷檢測質量是否在控制范圍內。結合質量控制圖進一步分析，本次檢測所有數據都在上下警告限之間，數據合理，結果可信。綜上所述，已知本廠質控氧化鋁含量合格范圍為ω1≥10%，故本批次水處理藥劑符質量合格，檢測方法受控，可作為水廠實際生產投加藥劑。