污水处理常规分析控制指标解析（二）

污水处理常规分析控制指标解析（二）

21. 表示废水中植物营养物质指标有哪些？

植物营养物质包括氮、磷及其他一些物质，它们是植物生长发育所需要的养料。适度的营养元素可以促进生物和微生物的生长，过多的植物营养物质进入水体，会使水体中藻类大量繁殖，产生所谓“富营养化”现象，进而恶化水质、影响渔业生产和危害人体健康。浅水湖泊严重的富营养化可以导致湖泊沼泽化，直至致使湖泊死亡。

同时，植物营养物质又是活性污泥中微生物生长繁殖所必需的成份，是关系到生物处理工艺能否正常运转的关键因素。因此常规污水处理运行中都将水中植物营养物质指标作为一项重要的控制指标。

表示污水中植物营养物质的水质指标主要是氮素化合物（如有机氮、氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐等）和磷素化合物（如总磷、磷酸盐等），常规污水处理运行中一般都监测进出水中的氨氮和磷酸盐。一方面为了维持生物处理运转正常，另一方面为了检测出水是否达到国家排放标准。

22.常用氮素化合物的水质指标有哪些？它们的关系如何？

常用的代表水中氮素化合物的水质指标有总氮、凯氏氮、氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐等。

氨氮是水中以NH₃和NH₄⁺形式存在的氮，它是有机氮化物氧化分解的第一步产物，是水体受污染的一种标志。氨氮在亚硝酸盐菌作用下可以被氧化成亚硝酸盐（以NO₂^-表示），而亚硝酸盐在硝酸盐菌的作用下可以被氧化成硝酸盐（以NO₃^-表示）。而硝酸盐也可以在无氧环境中在微生物的作用下还原为亚硝酸盐。当水中的氮主要以硝酸盐形式为主时，可以表明水中含氮有机物含量已很少，水体已达到自净。

有机氮和氨氮的总和可以使用凯氏（Kjeldahl）法测定（GB 11891--89），凯氏法测得的水样氮含量又称为凯氏氮，因而通常所称的凯氏氮是氨氮和有机氮之和。将水样先行除去氨氮后，再以凯氏法测定，其测得值即是有机氮。如果分别对水样测定凯氏氮和氨氮，则其差值也是有机氮。凯氏氮可作为污水处理装置进水氮含量的控制指标，还可以作为控制江河湖海等自然水体富营养化的参考指标。

总氮为水中有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的总和，也就是凯氏氮与总氧化氮之和。总氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮都可使用分光光度法测定，亚硝酸盐氮的分析方法见GB7493-87，硝酸盐氮的分析方法见GB7480-87，总氮分析方法见GB 11894--89。总氮代表了水中氮素化合物的总和，是自然水体污染控制的一个重要指标，也是污水处理过程中的一个重要控制参数。

23.氨氮测定的注意事项有哪些？

氨氮测定的常用方法是比色法，即纳氏试剂比色法（GB 7479--87）和水杨酸--次氯酸盐法（GB 7481--87）。水样的保存可采用浓硫酸酸化的方法，具体做法是用浓硫酸调整水样pH值至1.5～2之间，并在4oC环境下贮存。纳氏试剂比色法和水杨酸--次氯酸盐法的最低检测浓度分别为0.05mg/L和0.01mg/L（以N计），当测定浓度为0.2mg/L以上的水样时，可以使用容量法（CJ/T75--1999）。为了获得准确的结果，无论采用哪种分析方法，测定氨氮时都要将水样预先蒸馏处理。

水样的pH值对氨的测定影响很大，pH值太高，会使某些含氮的有机化合物转变为氨，pH值太低，加热蒸馏时部分氨又会滞留水中。为了获得准确的结果，分析前应将水样调至中性，水样偏酸或偏碱，可用1mol/L氢氧化钠溶液或1mol/L的硫酸溶液调节pH值为中性。然后加入磷酸盐缓冲溶液，使其pH值保持在7.4后，再进行蒸馏处理。加热后氨即呈气态从水中挥发出来，此时再用0.01～0.02mol/L的稀硫酸（苯酚--次氯酸盐法）或2%的稀硼酸（纳氏试剂法）吸收。

对于某些Ca₂⁺含量较大的水样，加入磷酸盐缓冲溶液后，由于Ca₂⁺与PO₄^3-生成了难溶的Ca₃(PO₄^3-)₂沉淀、释放出磷酸盐中的H+降低了pH值，显然其他能与磷酸根生成沉淀的离子也能影响加热蒸馏时水样的pH值。也就是说，对于这样的水样，即使调节pH值为中性，又加入了磷酸盐缓冲溶液，结果pH值仍会远远低于期望值。因此，对于未知水样，在蒸馏后再测一下pH值，如果pH值不在7.2～7.6之间，就应当增加缓冲溶液的用量，一般每250mg钙多加10mL磷酸盐缓冲溶液。

24.反映水中含磷化合物含量的水质指标有哪些？它们的关系如何？

磷是水生生物生长必需的元素之一，水中的磷绝大部分以各种形式的磷酸盐存在，少量以有机磷化合物的形式存在。水中的磷酸盐可分为正磷酸盐和缩合磷酸盐两大类，其中正磷酸盐指以PO₄^3-、HPO₄^2-、H₂PO^4-等形式存在的磷酸盐，而缩合磷酸盐包括焦磷酸盐、偏磷酸盐和聚合磷酸盐等，如P₂O₇^4-、P₃O₁₀^5-、HP₃O₉^2-、(PO₃)₆^3-等。有机磷化合物主要包括磷酸酯、亚磷酸酯、焦磷酸酯、次磷酸酯和磷酸胺等类型。磷酸盐和有机磷之和称为总磷，也是一项重要的水质指标。

总磷的分析方法（具体做法见GB 11893-89）有两个基本步骤组成，第一步用氧化剂将水样中不同形态的磷转化为磷酸盐，第二步测定正磷酸盐，再反算求得总磷含量。常规污水处理运行中，都要监控和测定进入生化处理装置的污水及二沉池出水的磷酸盐含量。如果进水磷酸盐含量不足，就要投加一定量的磷肥加以补充；如果二沉池出水的磷酸盐含量超过国家一级排放标准0.5mg/L，就要考虑采取除磷措施。

25.磷酸盐测定的注意事项有哪些？

磷酸盐测定的方法是在酸性条件下，磷酸根同钼酸铵生成磷钼杂多酸，磷钼杂多酸用还原剂氯化亚锡或抗坏血酸还原成蓝色的络合物（简称钼蓝法CJ/T78--1999），也可以用碱性燃料生成多元有色络合物直接进行分光光度测定。

磷的水样不稳定，最好采集后立即分析。如果分析不能立即进行，每升水样加40mg氯化高汞或1mL浓硫酸防腐后，再贮于棕色玻璃瓶中放置于4℃的冷藏箱内。如果水样仅用于分析总磷，可以不用防腐处理。

由于磷酸盐可以吸附于塑料瓶壁上，故不可用塑料瓶贮存水样。所使用的玻璃瓶都要用稀的热盐酸或稀硝酸冲洗，再用蒸馏水冲洗数次。

26.反映水中固体物质含量的各种指标有哪些？

污水中的固体物质包括水面的漂浮物、水中的悬浮物、沉于底部的可沉物及溶解于水中的固体物质。漂浮物是漂浮在水面上的、密度小于水的大块或大颗粒杂质，悬浮物是悬浮于水中的小颗粒杂质，可沉物是经过一段时间能在水体底部沉淀下来的杂质。几乎所有的污水中都有成分复杂的可沉物，成分主要是以有机物为主的可沉物被称为污泥，成分以无机物为主的可沉物被称为残渣。漂浮物一般难以定量化，其他几种固体物质则可以用以下指标衡量。

反映水中固体总含量的指标是总固体，或称全固形物。根据水中固体的溶解性，总固体可分为溶解性固体（Dissolved Solid，简写为DS）和悬浮固体（Suspend Solid，简写为SS）。根据水中固体的挥发性能，总固体可分为挥发性固体（VS）和固定性固体（FS，也叫灰分）。其中，溶解性固体（DS）和悬浮固体（SS）还可以进一步细分为挥发性溶解固体、不可挥发性溶解固体和挥发性悬浮固体、不可挥发性悬浮固体等指标。

27.什么是水的全固形物？

反映水中固体总含量的指标是总固体，或称全固形物，分为挥发性总固体和不可挥发性总固体两部分。总固体包括悬浮固体(SS)和溶解性固体(DS)，每一种也可进一步细分为挥发性固体和不可挥发性固体两部分。

总固体的测定方法是测定废水经过103℃～105℃蒸发后残留下来的固体物质的质量，其干燥时间、固体颗粒的大小与所用的干燥器有关，但在任何情况下，干燥时间的长短都必须以水样中的水分完全蒸干为基础，并以干燥后质量恒定为止。

挥发性总固体表示总固体在600℃高温下灼烧后所减轻的固体质量，因此也叫做灼烧减重，可以粗略代表水中有机物的含量。灼烧时间也像测定总固体时的干燥时间一样，应灼烧至样品中的所有碳全部挥发掉为止。灼烧后剩余的部分物质的质量，即为固定性固体，也称为灰分，可以粗略代表水中无机物的含量。

28.什么是溶解性固体？

溶解性固体也称为可过滤物质，可通过对过滤悬浮固体后的滤液在103℃～105℃温度下进行蒸发干燥后，测定残留物质的质量，就是溶解性固体。溶解性固体中包括溶解于水的无机盐类和有机物质。可用总固体减去悬浮固体的量来粗略计算，常用单位是mg/L。

将污水深度处理后回用时，必须将其溶解性固体控制在一定范围内，否则不论用于绿化、冲厕、洗车等杂用水还是作为工业循环水，都会出现一些不利影响。建设部部标准《生活杂用水水质标准》CJ/T48--1999规定：用于绿化、冲厕的回用水溶解性固体不能超过1200 mg/L，用于洗车、扫除时的回用水溶解性固体不能超过1000 mg/L。

29.什么是水的含盐量和矿化度？

水的含盐量也称矿化度，表示水中所含盐类的总数量，常用单位是mg/L。由于水中的盐类均以离子的形式存在，所以含盐量也就是水中各种阴阳离子的数量之和。

从定义可以看出，水的溶解性固体含量比其含盐量要大一些，因为溶解性固体中还含有一部分有机物质。在水中有机物含量很低时，有时也可用溶解性固体近似表示水中的含盐量。

30.什么是水的电导率？

电导率是水溶液电阻的倒数，单位是μs/cm。水中各种溶解性盐类都以离子状态存在，而这些离子均具有导电能力，水中溶解的盐类越多，离子含量就越大，水的电导率就越大。因此，根据电导率的大小，可以间接表示水中盐类总量或水的溶解性固体含量的多少。

新鲜蒸馏水的电导率为0.5～2μs/cm，超纯水的电导率小于0.1μs/cm，而软化水站排放的浓水电导率可高达数千μs/cm。

31.什么是悬浮固体？

悬浮固体SS也称为不可过滤物质，测定方法是对水样利用0.45μm的滤膜过滤后，过滤残渣经103℃～105℃蒸发干燥后剩余物质的质量。挥发性悬浮固体VSS指的是悬浮固体在600℃高温下灼烧后挥发掉的质量，可以粗略代表悬浮固体中有机物的含量。灼烧后剩余的那部分物质就是不可挥发性悬浮固体，可以粗略代表悬浮固体中无机物的含量。

废水或受污染的水体中，不溶性悬浮固体的含量和性质随污染物的性质和污染程度而变化。悬浮固体和挥发性悬浮固体是污水处理设计和运行管理的重要指标。

32.为什么悬浮固体和挥发性悬浮固体是废水处理设计和运行管理的重要参数？

废水中悬浮固体和挥发性悬浮固体是污水处理设计和运行管理的重要参数。

对于二沉池出水的悬浮物含量，国家污水排放一级标准规定不得超过70mg/L（城镇二级污水处理厂不得超过20mg/L），这是一项最重要的水质控制指标之一。同时悬浮物又是常规污水处理系统运行是否正常的指示指标，二沉池出水的悬浮物量发生异常变化或出现超标现象，说明污水处理系统出现了问题，必须采取有关措施使其恢复正常。

生物处理装置内的活性污泥中悬浮固体（MLSS）和挥发性悬浮固体含量（MLVSS）必须在一定数量范围内，而且对于水质相对稳定的污水生物处理系统，两者之间存在一定比例关系，如果MLSS或MLVSS超出特定范围或二者比值发生较大改变，必须设法使其恢复正常，否则势必造成生物处理系统出水水质发生变化，甚至导致包括悬浮物在内的各种排放指标超标。另外，通过测定MLSS，还可以监测曝气池混合液的污泥体积指数，从而了解活性污泥及其他生物悬浮液的沉降特性和活性。

33.悬浮固体的测定方法有哪些？

GB11901—1989规定了重量法测定水中悬浮物的测定方法，测定悬浮固体SS时，一般是采集一定体积的废水或混合液，用0.45μm滤膜过滤截留悬浮固体，以滤膜截留悬浮固体前后的质量差作为悬浮固体的量。一般废水和二沉池出水的SS常用单位是mg/L，而曝气池混合液和回流污泥的SS常用单位是g/L。

在废水处理场测定曝气混合液和回流污泥等SS值较大的水样时，对测定结果的精确度要求较低时，可以使用定量滤纸代替0.45μm滤膜。这样既可以反应实际情况以指导实际生产的运行调整，又可以节约化验费用。但在测定二沉池出水或深度处理出水的SS时，必须使用0.45μm滤膜进行测定，否则测定结果的误差会过大。

在废水处理过程中，悬浮物浓度是需要经常检测的工艺参数之一，比如进水悬浮物浓度、曝气内混合液污泥浓度、回流污泥浓度、剩余污泥浓度等。为快速测定SS值，废水处理场经常使用污泥浓度计，有光学型和超声波型等两种。光学型污泥浓度计的基本原理是利用光束在水中穿过时遇到悬浮颗粒会散射而强度减弱，光的散射同遇到的悬浮颗粒的数量、大小成一定比例，通过光敏电池来检测散射光和光的衰减程度，就可以推断水中污泥浓度。超声波型污泥浓度计的原理是利用超声波在废水中穿过时，超声波强度的衰减量与水中的悬浮颗粒浓度成正比，通过特制的传感器来检测超声波的衰减程度，就可以推断水中污泥浓度。

34.悬浮固体测定的注意事项有哪些？

测定取样时，二沉池出水水样或生物处理装置内的活性污泥样必须具有代表性，应当去除其中的大颗粒的漂浮物或浸没于其中的非均质凝块物质。为防止滤片上残留物较多导致夹带水份并延长烘干时间，取样体积以产生2.5～200mg的悬浮固体量为佳。如果没有其他依据，悬浮物测定样品体积可以定为100ml，而且要求必须经过充分混合。

测定活性污泥样品时，由于悬浮固体含量较大，经常会出现样品中悬浮固体量超过200mg的情况，此时必须要适当延长烘干时间，然后再移至干燥器内冷却到平衡温度后称重，反复烘干、干燥直至恒重或称重损失小于前次称重的4%。为避免多次烘干、干燥、称重的操作过程，要严格控制每个操作步骤和时间一致，由一位化验员独立完成，以保证手法一致。

采集的水样应尽快分析测定，如果需要放置，可以贮存在4℃的冷藏箱内，但水样的保存时间最长不能超过7d。为使测定结果尽量精确，在测定曝气混合液等高SS值的水样时，可以适当减少水样的体积；而测定二沉池出水等低SS值水样时，可以适当加大测试水样的体积。

当测定回流污泥等高SS值的污泥浓度时，为防止滤膜或滤纸等过滤介质截留过多的悬浮物而夹带过多的水分，必须延长干燥的时间，恒重称量时，要注意重量的变化幅度。如果变化过大，往往说明滤膜上的SS外干而内湿，需要再延长干燥时间。

35.什么是水的浊度？

水的浊度是一种表示水样的透光性能的指标，是由于水中泥沙、粘土、微生物等细微的无机物和有机物及其他悬浮物使通过水样的光线被散射或吸收、而不能直接穿透所造成的，一般以每升蒸馏水中含有1mgSiO₂（或硅藻土）时对特定光源透过所发生的阻碍程度为1个浊度的标准，称为杰克逊度，以JTU表示。

浊度计是利用水中悬浮杂质对光具有散射作用的原理制成的，其测得的浊度是散射浊度单位，以NTU表示。水的浊度不仅与水中存在的颗粒物质的含量有关，而且和这些颗粒的粒径大小、形状、性质等有密切的关系。

水的浊度高，不仅增加消毒剂的用量，而且影响消毒效果。浊度的降低，往往意味着水中有害物质、细菌和病毒的减少。水的浊度达到10度时，人们就可以看出水质浑浊。

36.浊度的测定方法有哪些？

国家标准GB13200—1991规定的浊度测定方法有分光光度法和目视比色法两种，这两种方法测定的结果单位是JTU。另外，还有使用光的散射作用测定水浊度的仪器法，浊度计测定的结果单位是NTU。分光光度法适用于饮用水、天然水及高浊度水的检测，最低检测限为3度；目视比色法适用于饮用水和水源水等低浊度水的检测，最低检测限为1度。在实验室对二沉池出水或深度处理出水进行浊度检测时，前两种检测方法都可以使用；而污水处理厂的出水和深度处理系统的管道上进行浊度检测时，往往需要安装在线式浊度计。

在线式浊度计的基本原理和光学型污泥浓度计相同，两者的差别在于污泥浓度计所测量的SS浓度高，因而利用光吸收的原理，而浊度计测量的SS较低，因而利用光散射原理，测得穿过被测水的光的散射分量，即可推断水的浊度大小。

浊度是光与水中固体颗粒共同作用的结果，浊度大小与水中杂质颗粒的大小、形状以及由此引起的对光的折射系数等因素有关，因此，水中的悬浮物含量较高时，一般其浊度也较高，但两者之间又没有直接的相关关系。有时同样的悬浮物含量，但由于悬浮物的性质不同，测得的浊度值却有很大差异。因此，如果水中含有的悬浮杂质较多，应用测定SS的方法来准确反映水的污染程度或杂质的具体数量。

所有与水样接触的玻璃器皿必须清洁，清洁时可用盐酸或表面活性剂清洗。测定浊度的水样不能有碎屑及易沉颗粒，而且必须用具塞玻璃瓶收集，取样后尽快测定。特殊情况可在4℃暗处短时间保存，最多保存24h，而且测定前需要激烈振摇并恢复到室温。

37.什么是水的色度？

水的色度是测量水的颜色时所规定的指标，水质分析中所称的色度通常指的水的真实颜色，即仅指水样中溶解性物质产生的颜色。因此在测定前，需要对水样进行澄清、离心分离或用0.45μm滤膜过滤去除SS，但不能用滤纸过滤，因为滤纸能吸收水的部分颜色。

用未经过滤或离心分离的原始样品进行测定的结果是水的表观颜色，即由溶解性物质和不溶解性悬浮物质共同产生的颜色。一般不能用测定真实颜色的铂钴比色法测定和量化水的表观颜色，通常用文字来描述其深浅、色调以及透明程度等特征，然后用稀释倍数法进行测定。用铂钴比色法测得的结果和用稀释倍数法测定的色度值往往没有可比性。

38.色度的测定方法有哪些？

色度的测定方法有铂钴比色法和稀释倍数法两种(GB 11903—1989)。两种方法应独立使用，测定的结果之间一般没有可比性。铂钴比色法测定适用于清洁水、轻度污染水并略带黄色的水，以及比较清洁的地表水、地下水、饮用水和中水、污水深度处理后的回用水等。而工业废水和污染较严重的地表水一般使用稀释倍数法测定其色度。

铂钴比色法是以1L水中含有1mgPt（Ⅳ）和2mg六水氯化钴（Ⅱ）时所具有的颜色计为1个色度标准单位，一般称为1度。1个标准色度单位的配制方法是在1L水中加入0.491mgK₂PtCl₆及2.00mgCoCl₂?6H₂O，又称为铂钴标准，成倍地加入铂钴标准药剂就能得到成倍的标准色度单位。由于氯钴酸钾的价格昂贵，一般使用K₂Cr₂O₇和CoSO₄?7H₂O按一定比例和操作步骤配制成代用色度标准溶液。在测定色度时，把待测水样与一系列不同色度的标准液进行比较，即可得到水样的色度。

稀释倍数法是将水样用光学纯水稀释至将近无色后移入比色管中，在白色背景下与同样液柱高度的光学纯水比较颜色深浅，如果发现有差异，再进行稀释，直到不能觉察出颜色为止，此时水样的稀释倍数即为表达水颜色强度的数值，单位是倍。

39.什么是水的酸度和碱度？

水的酸度是指水中所含有的能与强碱发生中和作用的物质的量。形成酸度的物质有能全部离解出H+的强酸（如HCl、H₂SO₄）、部分离解出H+的弱酸（H₂CO₃、有机酸）和强酸弱碱组成的盐类（如NH₄Cl、FeSO₄）等三类。酸度是用强碱溶液滴定而测定的。滴定时以甲基橙为指示剂测得的酸度称为甲基橙酸度，包括第一类强酸和第三类强酸盐形成的酸度；用酚酞为指示剂测得的酸度称为酚酞酸度，是上述三类酸度的总合，因此也称总酸度。天然水中一般不含强酸酸度，而是由于含有碳酸盐和重碳酸盐使水呈碱性，当水中有酸度存在时，往往表示水已受到酸污染。

与酸度相反，水的碱度是指水中所含有的能与强酸发生中和作用的物质的量。形成碱度的物质有能全部离解出OH-的强碱（如NaOH、KOH）、部分离解出OH-的弱碱（如NH₃、C₆H₅NH₂）和强碱弱酸组成的盐类（如Na₂CO₃、K₃PO₄、Na₂S）等三类。碱度是用强酸溶液滴定而测定的。滴定时以甲基橙为指示剂测得的碱度是上述三类碱度的总合，称为总碱度或甲基橙碱度；用酚酞为指示剂测得的碱度称为酚酞碱度，包括第一类强碱形成的碱度和第三类强碱盐形成的部分碱度。

酸度和碱度的测定方法有酸碱指示剂滴定法和电位滴定法，一般都折合成CaCO₃来计量，单位是mg/L。

40.什么是水的pH值？

pH值是被测水溶液中氢离子活度的负对数，即pH=-lgα^H+，是污水处理工艺中最常用的指标之一。在25℃条件下，pH值=7时，水中氢离子和氢氧根离子的活度相等，相应的浓度为10^-7mol/L，此时水为中性，pH值﹥7表示水呈碱性，而pH值﹤7则表示水呈酸性。

pH值的大小反映了水的酸性和碱性，但不能直接表明水的酸度和碱度。比如0.1mol/L的盐酸溶液和0.1mol/L的乙酸溶液，酸度同样都是100mmol/L，但两者的pH值却大不相同，0.1mol/L的盐酸溶液的pH值是1，而0.1mol/L的乙酸溶液的pH值是2.9。