污水處理廠水質監測與化學組分分析技術研究

摘要：在污水處理廠水質化學組分分析中，應用光譜法、色譜法和質譜技術詳細研究水中有機物和無機鹽等成分，變得尤為重要。通過各種實驗驗證，這些技術在提升分析精度和準確性方面具有明顯優勢，分析得到的數據，為未來的水質監測與環境保護工作提供了重要參考。

關鍵詞：污水；水質監測；化學組分分析技術；質量控制隨著城鎮化的發展和環境污染的日益加劇，對污水處理設施的出水質量監控和化學成分分析顯得格外關鍵。對污水采樣到化學組分分析等全過程研究與分析，不僅對于水環境的質量狀況評價至關重要，也對環保部門的決策和行動指導具有重大意義。

1樣品采集技術

1.1采樣點設置

污水采樣點的設置，關鍵在于全面監測各處理階段的效果。初級處理階段水質主要評估懸浮固體和大顆粒物質的移除情況；生化階段水質能夠監控有機物、氮、磷等污染物的去除效果；而出水處展示了整體污染物去除成效。采樣點的選置既要考慮操作便捷性，也要確保數據的準確性和代表性，為污水處理系統的評估和優化提供科學依據［1］。

1.2采樣器具選擇與消毒方法

在環境監測和實驗分析中，選擇合適的采樣器具并規范消毒是關鍵。根據樣本性質選擇抗酸堿和有機溶劑的專用采樣容器是必要的，以確保樣本符合參數分析的要求。采樣器具通過高溫高壓、乙醇等方法消毒，避免樣本污染，確保結果準確性。污水中微生物實驗操作需在無菌環境下進行，無菌操作臺、無菌手套等必不可少，可有效防止直接接觸樣本，減少生物污染風險，同時可保證樣本質量和分析結果的準確性［2］。

1.3采樣時間與頻次確定

合適的采樣時間與頻次不僅反映了處理過程的動態變化，還須考慮環境因素的作用。嚴格按照采樣標準規范要求進行采樣，如驗收監測時，要求在一天內不同時段采樣，以捕捉日變化對污水特性的影響。有的項目要求季節性采樣，特別是在環境和活動模式變化大的時期和區域，可能還會增加采樣頻次。因此，采樣頻次應嚴格按照采樣規范及需求進行調整，以精確反映污水成分隨時間和條件的變動，以有效監控處理效果，保障環境與人體健康［3］。

2樣品保存

2.1適宜的保存條件

確保樣品完整性和可靠性的關鍵在于適宜的保存條件。不同分析參數對樣品保存的條件要求有所差別。低溫（如4 ℃）保存可以抑制微生物活動和減緩化學反應，保持樣品穩定，一般分析參數均有此要求。有的參數有避光保存的要求，主要是避免光照引發光敏性化學物質分解。選用化學穩定、防污染的容器并確保良好密封，可以防止樣品泄漏和外部污染，是保證樣品分析準確可靠的必要措施［4］。這些步驟是樣品保存的基本要求，對于科研和環境監測至關重要。

2.2樣品保存容器材料選擇

選擇樣品保存容器時，考慮材質對分析準確性的影響至關重要。聚乙烯容器因輕便、耐破損特性適合野外采樣，尤其適用于非有機溶劑或強腐蝕性水樣。但其化學穩定性不如玻璃，可能影響某些化學物質的樣品純度。玻璃容器化學穩定性優良，適合存儲揮發性有機化合物和敏感物質的樣品，確保分析的精確可靠。根據樣品特性和分析需求仔細選擇容器材質，是確保分析有效性和準確性的關鍵。

3水樣前處理技術

在進行水質分析之前，必須根據水樣的特性以及分析的具體目標來確定前處理步驟，這一過程對于確保實驗結果的準確性和可靠性至關重要。常見的前處理方法包括過濾、離心、稀釋、萃取和pH調節等，每種方法針對不同的水樣特性和分析要求［5］。例如對于那些含有大量懸浮物的水樣，通過過濾或離心步驟可以有效去除固體顆粒，這不僅有助于防止分析設備的堵塞，還能保證后續化學分析的流暢和精確。對于濃度較高的樣品，適當的稀釋是必須的，以確保樣品濃度符合分析設備的檢測范圍，避免造成檢測飽和或影響結果的準確性。在針對有機污染物進行分析時，萃取步驟尤為重要，它通過分離目標化合物從而極大地提高了檢測的靈敏度和可選擇性。這些前處理方法的選擇和優化，能夠顯著提升分析的效率和準確度，是實施水質監測和評價的基礎。

4水質監測指標選取

4.1常見水質指標選取

常見的水質指標包括高錳酸鹽指數（IMn）、生化需氧量（BOD）、化學需氧量（COD）、懸浮物（SS）、氨氮（NH3N）、總氮（TN）、總磷（TP）等，這些指標共同構成了衡量水體健康狀況的基礎。其中，生化需氧量（BOD）和化學需氧量（COD）尤其重要，因為它們直接關系到水中有機物的含量及其對環境的影響［6］。這些有機物質包括人類和動植物活動產生的廢物，其分解需要消耗大量的氧氣，進而影響水生生物的生存環境?？偭祝═P）作為另一項關鍵指標，反映了水體中磷的總量，高濃度的總磷是導致水體富營養化和水華暴發的主要因素之一。監測這些指標可以評估水質狀況，指導水體治理和保護措施，確保水資源的可持續利用和生態平衡。

4.2特殊污染物指標優先考慮

在水質監測領域，除了要關注常規指標之外，特殊污染物的監測同樣不可忽視。這些特殊污染物主要來源于特定的工業活動或化學物質的排放，其種類繁多，包括但不限于重金屬（例如鉛、汞、鎘和砷等）、有機污染物（如多環芳烴、多氯聯苯和農藥）以及具有生物毒性的新興污染物（持久性有機污染物、內分泌干擾物、抗生素及微塑料等）。這些物質因其在自然環境中的高毒性、生物富集能力以及長期的持久性，對水生生態系統及人類健康構成了極大的威脅。因此，針對這些特殊污染物開展精確和科學的監測，不僅可以幫助評估其在環境中的分布情況，還能為水質管理和污染防控提供科學依據。特別是新興污染物，盡管它們在環境中的濃度可能相對較低，但鑒于其潛在的環境行為和生態風險仍然未被充分認識，加強對這類污染物的研究和監控是必要的。

5分析方法

5.1常規指標分析方法

在水質分析領域，常規方法包括觀察法、滴定法、電化學法等。觀察法是一種相對比較主觀的一種分析方法，如臭氣濃度的分析。滴定法是一種傳統的化學分析方法，適用于測定水樣中酸堿度、硬度以及某些特定離子的濃度分析等。電化學法，如電導率測定和離子選擇電極分析，利用物質的電化學性質來測定水樣中離子的濃度［7］。

5.2先進儀器分析技術應用

在水質分析的先進儀器分析技術中，光譜法、色譜法和質譜技術的應用較廣泛。（1）光譜法利用物質對光的吸收或發射的特性來分析水中的污染物，其中紫外可見光譜法適用于檢測有機物和某些無機物的濃度，如總磷、總氮、氨氮等指標分析。原子吸收光譜法則更專注于金屬離子的分析；（2）色譜法，尤其是高效液相色譜（HPLC）和氣相色譜（GC），能夠分離水樣中的復雜混合物，并通過特定的檢測器進行精確的定量和定性分析。離子色譜主要應用于樣品中陰離子和陽離子的檢測分析，特別是在陰離子分析方面，更具優勢；（3）質譜技術，包括與液相色譜或氣相色譜聯用的質譜（LCMS/MS或GCMS），為痕量和超痕量有機污染物的分析提供了一種高靈敏度和高準確度的手段。此外，感應耦合等離子體質譜（ICPMS）技術在分析水樣中的重金屬和微量元素時顯示出了其卓越的靈敏度和廣泛的元素覆蓋能力，使其成為水質分析領域中不可或缺的工具之一。這些先進技術的綜合應用極大地提高了水質分析的效率和準確性，為環境監測和保護提供了有力的技術支持。

6水質分析質量控制方面

在水質分析中，實施質量控制是保證分析數據準確和可靠的核心環節。隨著環境標準越來越嚴格和公眾對水質安全的日益關注，準確的數據成為評估水環境健康、制定環保政策和監管措施的基礎［8］。質量控制通過設定一系列標準和程序，確保從樣品采集、處理到分析每一步驟的精確執行，及時發現和糾正錯誤，從而降低分析過程中的誤差。在水質采樣到報告的出具全過程中，如何確保質量控制，尤為重要。

6.1檢測與分析方法有效性

確保檢測與分析方法的有效性是水質分析質量控制中至關重要的一環。這要求使用經過嚴格驗證的標準方法，包括對方法的精確度、準確度等進行全面驗證、評估，確保所選方法能夠可靠地檢測和量化水樣中的目標污染物［9］。此外，方法的有效性還需要定期通過參加外部質量控制計劃進行分析來維持和驗證，并定期做方法查新工作。

6.2完善質量控制體系

構建和維護完善的水質分析質量控制體系對于確保分析結果的準確性和可靠性至關重要。這一體系應涵蓋樣品的采集、運輸、儲存、處理以及分析各環節，確保每一步驟均符合標準和操作程序［10］。該體系還需包括定期的設備檢定/校準、員工培訓、標準物質的適當選用，以及內外部質量控制計劃和實施等。這些措施可以有效地識別和減少潛在風險，提高分析過程的穩定性和可靠性，確保質量控制體系的持續有效性，從而為水環境保護和管理提供可靠的數據支持。

7結語

在污水處理廠水質監測與化學組分分析技術研究中，需要進行精確的采樣點設置、選擇合理的采樣器具與消毒方法，以及確定科學的采樣時間與頻次。樣品的保存與運輸、前處理技術的應用，以及在水質監測指標的選取上，不僅要考慮常規水質指標的必要性，還要對特殊污染物參數給予優先考慮，有益于增強監測的針對性和全面性。再加上常規與先進的水質分析方法的使用，共同提高了分析的準確度和效率。水質監測和分析方法將更加精細化、自動化，對污染物的檢測更加靈敏和全面，為水資源的保護與可持續利用提供了強有力的科學支撐。

參考文獻：

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［7］李晨晨.數據驅動的污水處理單元輸出水質預測和分析［D］.沈陽：沈陽理工大學，2023.

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