污水处理厂除磷药剂质量控制研究

摘要：为控制污水处理厂除磷药剂质量，提高监测水平，优选高质量药品，特以某污水处理厂使用同一批次液态聚氯化铝为材料，采集15组样品检测数据，测得氧化铝含量平均值为10.69%，不确定度在10.57%～0.81%之间，质量控制图所有数据均在上下警告限之内。结果表明，依据本厂聚氯化铝质控指标，本批次水处理药剂氧化铝含量≥10%，质量合格，数据在合理范围内，采用测量不确定度和质量控制图可以作为控制药剂质量的有效手段。

关键词：聚氯化铝；氧化铝含量；测量不确定度

近年来环保形势日趋严峻，我国对污水处理问题愈发重视，使得我国污水处理厂的数量和规模在近几年取得了较快发展。据统计，全国污水处理厂已达到4000座左右[1]。随着污水处理厂规模的扩大，主管部门对污水处理厂的监管力度也在不断提升，污水处理总量以及污水排放标准也随之提高[2]。主管部门要求我国城镇污水处理厂出水排放标准必须达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，在一级A排放标准的19项指标中要求出水总磷含量小于0.5mg/L，有些城市地标更严格，北京、浙江、四川甚至要达到小于0.3mg/L[3-5]，但是完全依靠生物除磷很难达到这样严格的污水排放标准[6]，对绝大多数污水处理厂必须同时投加铁盐、铝盐等除磷药剂来满足排放要求。目前我国市售除磷药剂种类繁多，质量参差不齐，而污水处理厂对药剂的质量监测环节薄弱，还在起步阶段，并未引起足够的重视。主要表现在有些城镇县级以下水厂没有药剂监测部门，有些水厂开设了药剂质检部门，但是药剂检测能力相对滞后，导致药剂质量无法得到控制，离国家有关药剂标准存在一定差距。甚至不同污水处理厂对同一批次药剂检测数据也会出现不同的结果。近些年有关污水处理厂药剂控制的报道并不不多见，且主要重在除磷药剂工艺、除磷效率研究等其他方面，对分析氧化铝含量的质量控制分析较少。为了给污水处理厂药剂控制工作提供参考，于2019年8月到10月对某污水处理厂使用的同一批次液态聚氯化铝药剂进行质量控制，对氧化铝含量测定结果的不确定度进行评定，分析测量不确定度因素，结合质量控制图判定污水处理厂除磷药剂质量，以期为同行提供参考和借鉴。

1材料与方法

1.1材料及试剂

样品：某污水厂使用的同一批次液体聚氯化铝。试剂：1+12硝酸溶液(硝酸：国药集团化学试剂有限公司)、1+1氨水溶液(氨水：国药集团化学试剂有限公司)、0.05mol/LEDTA溶液(自配，EDTA：国药集团化学试剂有限公司)、乙酸-乙酸钠缓冲溶液(乙酸、乙酸钠：国药集团化学试剂有限公司)、0.025mol/L氯化锌标准溶液(辽宁新兴试剂有限公司)。指示剂：百里香酚蓝(自配)、二甲酚橙(自配)。

1.2方法

1.2.1聚氯化铝中氧化铝含量的测定参照GB/T22627—2014《水处理剂聚氯化铝》测定聚氯化铝中氧化铝含量。1.2.2不确定度分析方法不确定度主要源于样品的称量及定容、试剂的移取、药剂的浓度及消耗体积。本次实验的不确定度分析方法以同一检测人员，在相同条件下，选用相同试剂和材料对同一批次药品进行多次重复检测，研究在相同条件下，测量重复性引入的不确定度。1.2.3质量控制图监测的过程中，当监测值出现误差，需要用合理的质控手段改正，并将质控的结果描绘在质控图里，观察监测结果是否超标失效。

2实验结果

2.1合成标准不确定度

根据表1数据可计算出合成标准不确定度。测量结果为同一批次样品的15组平行检测数据，根据每组数值残差，计算出平均值的标准不确定度：0.00110341lg)(lg)0.0022897615(11)(5µω=sω==×-(1)

2.2扩展不确定度

由表1数据及式(1)的结果可计算出扩展不确定度。当包含概率P近似95%，自由度v=15-1=14时，查询t分布表，包含因子k=2.14。扩展不确定度为：U95=K×u(lgω)=2.14×0.00228976=0.0049001(2)

2.3氧化铝含量结果

lgω1=1.0288±0.0049001，即1.024≤lgω1≤1.034(3)取反对数得到：10.57≤ω1≤10.81。根据以上数据，本批次氧化铝含量质量分数最后结果不确定度范围在10.69±0.12之间，质量合格。

2.4质量控制图结论验证

从图1可以看出，各点在中心点两侧均匀分布，所有点都在上下警告限之间，整体离散程度不高，分析质量较为稳定，此次实验数据有效。

3讨论

现阶段聚氯化铝作为化学除磷药剂在我国污水处理厂使用普遍，药剂质量也受到诸多方面影响，所以药剂质量控制成为十分重要的环节。本次实验从取样、测量不确定度、质量控制图三个方面进行质控。其一，取样方面需选取具有代表性的试样，由于GB/T22627—2014《水处理剂聚氯化铝》中要求测量氧化铝时称取13～14g左右液体试样，而现场送药罐车一般为20m3左右，所取药剂如何代表一车质量成为很重要的问题。故而我们需严格按照国家标准要求取样[7]，选用清洁、干燥的取样容器和工具，取样时将可采部位样品上、中、下层按一定比混合制成平均样品，摇匀，使液体呈现均一、稳定状态，密封、贴好标签、存放于阴凉干燥处。其二，氧化铝含量测量不确定度评价可使检测结果更接近于真实值，辅助评价实验室的测量能力，并对于判定检测结果合格与否的精准度有所提高。因此为评价测量不确定度，随机抽取15组样品，尽可能规避客观原因引起的误差，称量时选取已校准的万分之一天平，已校准的移液管、容量瓶，且保证每组平行实验使用相同移液管；选取固定厂家提供的已标定氯化锌标准溶液进行检测。检测得出该批次聚氯化铝中氧化铝含量测量重复性引入的测量不确定度为10.57～10.81之间，置信概率P=95%。其三，为保证数据精确，排除异常原因引起的波动，需要选择合理的质控手段(质量控制图)来判断检测质量是否在控制范围内。结合质量控制图进一步分析，本次检测所有数据都在上下警告限之间，数据合理，结果可信。综上所述，已知本厂质控氧化铝含量合格范围为ω1≥10%，故本批次水处理药剂符质量合格，检测方法受控，可作为水厂实际生产投加药剂。

参考文献：

[1]乔茜茜，王博文.我国城镇污水处理厂现状与发展趋势[J].科技视界，2018(29):277-278.

[2]贾澍.浅析我国城镇污水处理厂存在不足与发展方向[J].新农业，2021(14):76.

[3]赵健.北京垡头污水处理厂提标改造集约化设计方案[J].净水技术，2019,38(08):32-35,46.

[4]叶心彤.基于浙江省地标杭州某污水处理厂提标改造设计案例[J].净水技术，2021,40(S1):155-159.

[5]贺阳，袁绍春，蒋彬.新地方标准背景下污水处理项目的设计变更与实践[J].中国给水排水，2021,37(08):78-82.

[6]张端鑫.城市污水处理化学除磷药剂的应用[J].化工设计通讯，2020,46(11):188-189.

[7]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.液体化工产品采样通则：GB/T6680—2003[S].北京：中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，2003.

作者：薛爽 苏云菲 王劼 单位：沈阳振兴环保有限公司