高鹽廢水溶解固形物快速檢測(cè)方法研究

楊秀蓮，羅文華，羅國(guó)慶，李風(fēng)玲

（中節(jié)能（攀枝花）清潔技術(shù)發(fā)展有限公司，四川攀枝花 617000）

1 項(xiàng)目及工藝概況

中節(jié)能（攀枝花）清潔技術(shù)發(fā)展有限公司綜合性危險(xiǎn)廢物處置項(xiàng)目，可對(duì)除多氯聯(lián)苯類(lèi)廢物外的45大類(lèi)，469 種危險(xiǎn)廢物進(jìn)行科學(xué)、有效、安全處置。該項(xiàng)目于2013 年12 月投入試運(yùn)行。處置主體工藝包括焚燒系統(tǒng)、物化系統(tǒng)、固化處理及安全填埋系統(tǒng);廢水處理系統(tǒng)主要由三部分組成，即物化處理系統(tǒng)、生化處理系統(tǒng)和深度處理系統(tǒng)。廢水主要產(chǎn)生于焚燒系統(tǒng)、物化系統(tǒng)、滲濾液系統(tǒng)、初期雨水以及洗車(chē)沖地等。各種廢水經(jīng)廢水管網(wǎng)收集后存儲(chǔ)于調(diào)節(jié)池，通過(guò)自吸泵將調(diào)節(jié)池內(nèi)廢水泵入廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，處理出水去除重金屬后，通過(guò)管網(wǎng)流入生化處理系統(tǒng)；廠區(qū)生活污水和廢水處理出水經(jīng)管網(wǎng)收集后存儲(chǔ)于SBR 進(jìn)水池，通過(guò)自吸泵將SBR 進(jìn)水池內(nèi)廢水泵入生化處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，處理出水經(jīng)去除廢水中有機(jī)物后，通過(guò)管網(wǎng)流入深度處理系統(tǒng)或直接進(jìn)入回用水儲(chǔ)罐，通過(guò)回用水儲(chǔ)罐再分配，工藝如圖1所示。

2 存在問(wèn)題

溶解固形物（Total Dissolved Solids 簡(jiǎn)稱TDS）是指水中溶解的鹽類(lèi)和有機(jī)物的總稱，是國(guó)家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中重要指標(biāo)之一。我公司處理后的水按環(huán)評(píng)要求執(zhí)行GB/T 18920-《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中城市綠化水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，回用于車(chē)間沖洗水、綠化用水等。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

圖1 廢水處理工藝圖

生產(chǎn)運(yùn)行6 年多以來(lái)，回用水中溶解固形物指標(biāo)呈逐年上升的趨勢(shì)，從投產(chǎn)初期幾百至今結(jié)果上萬(wàn)。其主要原因是工藝產(chǎn)生的廢水可溶鹽不斷攀升，而廢水處理系統(tǒng)當(dāng)初沒(méi)有設(shè)計(jì)除鹽工藝，導(dǎo)致回用水含鹽不斷增大，無(wú)法直接用于綠化，目前只能回噴焚燒系統(tǒng)，但給焚燒系統(tǒng)又帶來(lái)了新的矛盾，鹽分始終在系統(tǒng)中循環(huán)、不斷蓄積，影響焚燒系統(tǒng)正常生產(chǎn)。

溶解固形物通常是指水樣濾出其懸浮物后進(jìn)行蒸發(fā)和干燥所得的殘?jiān)?。測(cè)定常用方法是重量法,即用分離懸浮固形物后的濾液經(jīng)水浴蒸發(fā)，干燥恒重，稱量。即過(guò)濾后的水樣在一定溫度下蒸干，并在105～110 ℃下干燥至恒重時(shí)所得的殘?jiān)?。它包括水中除溶解氣體之外的各種溶解物質(zhì)的總量。該方法雖是經(jīng)典測(cè)定方法，但存在操作步驟繁瑣、耗時(shí)較長(zhǎng)、結(jié)果滯后等缺點(diǎn)，不能及時(shí)有效反映生產(chǎn)實(shí)際。

表1 回用水執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)（執(zhí)行城市綠化）

3 研究過(guò)程

針對(duì)上述存在的問(wèn)題，擬開(kāi)展經(jīng)典方法與快速測(cè)定方法研究。通過(guò)研究達(dá)到快速、準(zhǔn)確得到水體溶解固形物含量結(jié)果，有效指導(dǎo)生產(chǎn)。

3.1 經(jīng)典方法（重量法）

（1）儀器

①水浴鍋

②瓷蒸發(fā)皿：容積100～200 mL

③鹽量計(jì)：最低刻度線0.1%

④比重計(jì)：1.010 0 g/cm3～1.050 0 g/cm3

⑤恒溫干燥箱

⑥分析天平

（2）測(cè)定方法

取一定量已過(guò)濾的水樣，逐次注入已經(jīng)灼燒至恒重的蒸發(fā)皿中，在水浴鍋上蒸干。將已蒸干的樣品連同蒸發(fā)皿，轉(zhuǎn)入105～110 ℃的烘箱內(nèi)干燥1 h。在干燥器內(nèi)冷卻30 min 后稱量，重復(fù)操作直至恒重。

（3）計(jì)算

式中：G1——蒸發(fā)皿重量，g；

G2——蒸干殘留物與蒸發(fā)皿的總重量，g；

V——水樣體積，mL。

（4）允許差

取平行測(cè)定結(jié)果的算術(shù)平均值為測(cè)定結(jié)果，平行測(cè)定結(jié)果的絕對(duì)誤差值不大于5 mg/L。

（5）注意事項(xiàng)

固形物吸濕性很強(qiáng)的水樣的溶解固形物的測(cè)定方法：

取一定量過(guò)濾后的水樣，逐次注入置有20 mL碳酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液（應(yīng)用移液管吸取）于蒸發(fā)皿中，在水浴鍋上蒸干，干燥稱量等按以上步驟操作。

式中：a——加入碳酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；

10——碳酸鈉標(biāo)液的濃度，mg/mL。

3.2 快速方法（儀器法）

根據(jù)溶解固形物測(cè)定原理，經(jīng)公式推演，我們擬通過(guò)測(cè)定試液含鹽量和比重，用以下公式計(jì)算得到結(jié)果。

式中：C——含鹽量，%；

D——比重，g/cm3。

3.3 試驗(yàn)過(guò)程

研究試驗(yàn)過(guò)程主要開(kāi)展了廢水進(jìn)水、回用水、滲濾液以及地下水的比對(duì)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2～表5。

表2 進(jìn)水重量法與儀器法測(cè)定對(duì)比表

表3 滲濾液重量法與儀器法測(cè)定對(duì)比表

表4 回用水重量法與儀器法測(cè)定對(duì)比表

表5 地下水重量法與儀器法測(cè)定對(duì)比表

通過(guò)對(duì)以上表格數(shù)據(jù)的分析，可以發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)前階段儀器法較重量法檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)負(fù)誤差的情況較多，分析有以下三方面的原因；一是攀枝花8～9月份處于雨季，空氣濕度較大，重量法測(cè)定在稱量過(guò)程中存在吸潮情況，會(huì)導(dǎo)致結(jié)果比真實(shí)值高；二是重量法測(cè)定在樣品量取步驟，因使用不規(guī)范的容器，存在超量吸液情況，也導(dǎo)致了結(jié)果高于真實(shí)值；三是操作人員讀取鹽量計(jì)和比重計(jì)刻度時(shí)視線不水平，讀取數(shù)據(jù)普遍偏低，導(dǎo)致儀器法計(jì)算結(jié)果偏低。

另外從表5 可以看出地下水作為試驗(yàn)樣品，其結(jié)果相對(duì)誤差很大，其原因是地下水含鹽低于儀器檢出下限，讀數(shù)誤差非常大，比重又較小，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏差較大。

針對(duì)前期存在的問(wèn)題，決定地下水不繼續(xù)參與此項(xiàng)試驗(yàn)。同時(shí)對(duì)兩種方法水樣的取量、蒸干、干燥、恒重以及讀數(shù)等操作步驟進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)范，通過(guò)改進(jìn)，第二階段檢測(cè)結(jié)果相對(duì)誤差得到控制。并且滿足分析誤差在±10%范圍要求。

3.4 延展試驗(yàn)

(1)新頒布的《危險(xiǎn)廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》中新增了填埋場(chǎng)危廢的水溶性鹽總量指標(biāo)，要求低于10%，采用《土壤水溶性鹽總量的測(cè)定》。標(biāo)準(zhǔn)方法要求樣品溶解、過(guò)濾后，按照溶解固形物檢測(cè)步驟，量取濾液蒸干、烘箱干燥、稱重等步驟。此方法也存在操作程序多、耗時(shí)長(zhǎng)等問(wèn)題，結(jié)合我們的試驗(yàn)成果，擬對(duì)該方法進(jìn)行優(yōu)化：即危廢樣品先溶解、過(guò)濾，其濾后水直接用鹽量計(jì)測(cè)定，標(biāo)準(zhǔn)重量法與儀器法進(jìn)行比對(duì)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 危廢水溶性鹽標(biāo)準(zhǔn)法與儀器法對(duì)比表

本次試驗(yàn)共計(jì)開(kāi)展11 次，除兩次含鹽較低樣品的相對(duì)誤差達(dá)22.22%和11.11%外，其余均在±5%范圍。說(shuō)明危廢含鹽量低范圍儀器測(cè)定誤差較大。但是，對(duì)于危廢填埋水溶性鹽總量要求低于10%的指標(biāo)而言，較低含鹽危廢檢測(cè)結(jié)果存在的誤差可以忽略。

(2)加標(biāo)回收試驗(yàn)：為驗(yàn)證儀器法測(cè)定結(jié)果，我們開(kāi)展了用氯化鈉配制系列檢測(cè)樣品的加標(biāo)回收試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 加氯化鈉標(biāo)準(zhǔn)回收試驗(yàn)

加標(biāo)回收測(cè)定結(jié)果，其回收率在99.26%～100.92%之間，說(shuō)明直接用儀器法測(cè)定危廢水溶性鹽總量的準(zhǔn)確性是可以保證的。

4 結(jié)果討論

(1)研究方法檢測(cè)干凈的地下水，結(jié)果誤差較大，此方法不適宜地下水溶解固形物測(cè)定。

(2)檢測(cè)樣品含鹽量在2%以上時(shí)，檢測(cè)結(jié)果比較準(zhǔn)確，如果低于此值，其結(jié)果誤差大。因此，此方法也不適合污染較輕的工業(yè)廢水。

(3)檢測(cè)人員規(guī)范操作是數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的前提，應(yīng)正確讀取儀器顯示的數(shù)字，減少人為誤差，提高結(jié)果準(zhǔn)確性。

(4)測(cè)定水體溶解固形物和危廢水溶性總鹽均可以采用儀器法，該方法檢測(cè)快速、步驟簡(jiǎn)單、結(jié)果準(zhǔn)確。

5 研究結(jié)論

(1)經(jīng)典溶解固形物測(cè)定方法，操作步驟較多、耗時(shí)較長(zhǎng)，含鹽量較大時(shí)測(cè)定時(shí)間會(huì)超過(guò)12 h，結(jié)果嚴(yán)重滯后，不能及時(shí)有效指導(dǎo)生產(chǎn)，通過(guò)測(cè)定試液含鹽量和比重，可得到水體溶解固形物結(jié)果。

(2)該研究方法適宜檢測(cè)含鹽量大于2%的廢水。

(3)該研究方法可替代《危險(xiǎn)廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》中危廢水溶性鹽總量指標(biāo)測(cè)定，在確保檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確的前提下，可大大縮短了檢測(cè)時(shí)間，確保信息及時(shí)準(zhǔn)確反饋到填埋處置單位。

(4)回用水鹽分增加，應(yīng)采取有效的除鹽措施，使鹽分與水體徹底分離，鹽分集中收集處置，水體回用，確保生產(chǎn)順行。