污水終端在線分析儀表的清潔度對污水總氮含量測定的影響

牛肖鋒

(河北正元氫能科技有限公司，河北滄州 061100)

1 污水終端總氮含量分析出現的問題

河北正元氫能科技有限公司(簡稱正元氫能)污水處理采用序批式(間歇)活性污泥(SBR)法生化處理工藝，即多段厭氧/好氧(A/O)工藝法脫氮的序批式活性污泥法，利用微生物分解有機物，從而達到凈化污水的目的。采用多級串聯的硝化-反硝化生化處理技術(適時補充C源)去除氨氮和總氮，確保處理后污水達標排放。經處理合格后的污水送至下游污水處理廠進一步深度處理，外排總氮質量濃度要求≤45 mg/L。自2020年8月3日起，終端閥多次因在線分析的總氮含量超標而關閉，但手動分析數據達標。污水外排時總氮在線分析數據和同一排水時段預留水樣的手動復測數據見表1。

表1 污水外排時總氮在線分析和手動復測數據

2 原因分析

總氮是由氨氮、硝酸鹽氮和有機氮構成的，其中任意組分含量上升都會導致總氮含量上升。正元氫能的廢水來源為氣化灰水、生活污水、工藝廢水和脫鹽水站送來的濃濃水及中和水，其中主要廢水是氣化廢水，總氮的主要成分是氨氮。利用微生物硝化和反硝化去除廢水中的氨氮。總氮涉及面廣、影響因素多，大多數導致總氮含量超標的原因是SBR池硝化、反硝化不正常或超標廢水直接排放，在污水排放過程中偶有總氮含量正常，但儀表顯示超標的假象。

針對手動測試合格，在線分析異常的現象，從水質超標、儀器故障、采樣過程、藥品等方面進行原因分析。

2.1 水質超標分析

進水、處理過程及排水水質分析顯示水質總氮含量合格。SBR池每次進水430 m3，混合SBR池內預留水共計4 000 m3，混合均勻后測得總氮質量濃度為30～70 mg/L。進水總氮含量均小于排水時在線分析總氮含量。調查污水處理過程中氧化還原電位(ORP)、pH等趨勢變化，SBR池運行正常。排水前總氮質量濃度控制<35 mg/L，分析合格后再外排[1]。

2.2 儀器故障分析

由第三方單位對在線儀表多次標定，總氮質量濃度為20 mg/L的標樣，其標定質量濃度為19～21 mg/L，相對誤差均在±2%范圍內。聯系儀器制造廠家的技術人員現場檢查，未發現儀器本身存在故障[2]。

2.3 采樣過程分析

采樣過程中，抽取到污泥等雜質對總氮含量分析有影響。

TPN-2000(TN)型總氮在線分析儀是采用堿性過硫酸鉀氧化-光度檢測的原理，通過光度測量反應產物的吸光度，從而得到樣品中的氮含量。污泥、粉煤灰等雜質會影響吸光度的濁度參數，對總氮測量的準確度產生影響。

取處理合格的樣品進行驗證。樣品取總氮質量濃度為35 mg/L以下的污水，其未完全沉降，且帶有污泥雜質。分析該樣品的總氮質量濃度為210 mg/L,說明雜質對總氮含量分析影響較大。

2.4 藥品分析

堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法是檢測總氮含量的方法，HJ 636—2012《水質 總氮的測定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》中明確規定空白試驗校正吸光度小于0.03，空白試驗校正吸光度對試驗結果的準確性、精密度起到決定性的作用。同一水樣分4份，分別按正常藥劑量、過硫酸鉀過量、縮亞硫酸鹽A包過量、顯色劑B包過量，測定總氮含量。通過對比正常藥劑量的分析數據，分析藥劑添加過量對總氮含量測定結果的影響，見表2。

表2 同一水樣在不同藥劑過量添加下的總氮含量測定值

由表2可以看出：同一水樣，縮亞硫酸鹽A包過量添加或顯色劑B包過量添加時測定的總氮含量與正常測定的總氮含量基本一致；而過硫酸鉀過量添加時測定的總氮含量與正常測定的總氮含量相差較大。

過硫酸鉀的添加量直接影響到總氮含量，過硫酸鉀應酌量添加，中心化驗室依據哈希公司操作說明，過硫酸鉀添加質量在0.2 g左右，避免過硫酸鉀過度添加引起誤差。

過硫酸鉀是氧化劑,應避免與還原物質混放，HJ 636—2012中明確規定過硫酸鉀在聚乙烯瓶中存放不能超過7 d;過硫酸鉀在室溫環境下存放3 d，空白試驗校正吸光度就大于0.030，偏離正常值，因此建議現用現配制。

為滿足總氮含量檢測的準確度，過硫酸鉀的含氮質量分數最高不能超過0.005%，總氮試驗試劑采購項目中需要進行驗收對比試用，確保過硫酸鉀的可靠性，以滿足總氮含量檢測要求。

2.5 水中其他離子的影響分析

水中不同離子質量濃度對總氮含量測定的影響見表3。

表3 水中的不同離子對總氮含量測定的干擾

在中和水或者濃濃水總氮含量不超標的情況下，水中不同離子的質量濃度及pH對總氮含量測定的影響見表4。

表4 其他廢水中不同離子的質量濃度及pH

由表4可知:中和水或者濃濃水在總氮含量不超標的情況下，上述離子并未對總氮含量結果造成影響。

綜上所述，外排污水總氮含量超標并不是由水質本身總氮含量不合格導致的，而是后續分析出現了偏差。通過對可能導致總氮含量超標的儀器故障、采樣過程、藥品等方面一一排查并分析,最終將可能原因鎖定在采樣過程上，對采樣過程進一步采取措施排查。

3 采取措施

采取對巴氏槽進行清理、對采樣泵進口濾網進行清理、對反應池進行酸洗清理、對采樣管用清水沖洗等一系列措施后仍出現氮含量分析結果為水質合格，而在線分析超標的現象。將巴氏槽內采樣泵至分析小屋儀器間的采樣管進行更換之后，未再出現總氮含量超標現象。由此確定問題出現在配水管路上。配水管路經長時間使用后，污水中的雜質沉積在管內壁上，導致傳感器靈敏性變化或影響水樣的體積，使儀器的測定結果出現偏差[3]。

因此，應在做好日常儀器清理的同時，對容易忽略的采樣管也要定期清洗更換。

針對此次問題的解決處理過程，對在線分析的管理補充了如下內容并嚴格執行[4]：

(1)每半月清理1次采樣泵和采樣器。

(2)半年更換1次采樣泵至采樣器之間的采樣管，避免管內壁粘掛污垢影響分析結果。

(3)每月定期清理巴氏槽1次，避免雜物、淤泥等進入采取的水樣中，影響分析結果。

(4)每周檢查、清理采樣泵，避免吸入雜物。

4 結語

采取清潔措施以來，污水處理裝置已連續運行4個月以上，未再次出現總氮含量超標現象，可確定為附著在采樣系統內部的雜質影響了總氮含量分析。當水質較差時，隨著配水管路使用時間的延長，采樣泵、采樣器、采樣管、反應池等處會沉積水中的懸浮物，導致傳感器靈敏性變化或影響水樣的體積，使儀器的測定結果出現偏差。

因此，對在線監測儀器從采樣至反應池的采樣管及設備也要定期清洗或更換，以確保檢測數據正常。