城镇污水处理厂出水悬浮物检测中取样量的研究

李强 王天姝 王劼

（沈阳振兴环保有限公司 辽宁沈阳 110000）

0 引言

水质中的悬浮物是指水样通过孔径为0.45 μm 的滤膜，截留在滤膜上并于103 ℃～105 ℃烘干至恒重的固体［1］，是污水处理厂日常监测的重要项目。实验室采用《水质 悬浮物的测定 重量法》（GB 11901—89）对该项目进行检测，此方法操作简单，结果准确度高，但也存在一些问题。该方法中规定的取样量不适用于低悬浮物水样的检测。方法中规定常规取样量为100 mL，且备注根据水样中悬浮物含量的不同，以5 mg～100 mg 悬浮物量作为量取试样体积的适用范围。然而现城镇污水处理厂多执行一级A 类排放标准，出水中悬浮物含量都很低，多为2 mg/L～6 mg/L。若按常规取样量检测，则实际测得的悬浮物质量不足1 mg，操作难度大，对仪器精度要求高，检测结果可信度极低；若要满足备注中的要求，则取样量至少为2 500 mL，取样难度大，检测时间长，且长时间抽滤会对滤膜的韧性造成损害［2］，使检测结果产生较大偏差。

为解决这一问题，进而确定出水悬浮物测定的最佳取样量，我们于2020 年1 月～10 月开展了研究，发现方法检出限与取样量存在着一定的关系。方法检出限是指对某一特定的分析方法在给定的可靠程度内可以从样品中检出待测物质的最小浓度或最小量［3］。当目标分析物质含量极低时，确定方法检出限是十分必要的。只有测定结果高于检出限，方可在一定的置信程度下说明待测水样中存在待测物质的情况。以高岭土配制的悬浮物标准水样为样本，分别确定不同取样量对应的方法检出限，分析检出限与取样量之间的关系，初步确定最优取样量，并以该取样量对污水处理厂出水水样进行测定，讨论得出最佳取样量，为污水处理厂悬浮物的测定提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

（1）悬浮物标准水样。高岭土是非金属矿产，具有悬浮性和分散性，可以在水中分散开来而不易形成沉淀［4］。不少国家均选择以高岭土作为水质浊度分析的标准物质，高岭土同样满足水质悬浮物分析的标准物质制备条件［5］。使用经105 ℃恒重后的高岭土配制成不同浓度的悬浮物标准水样，以此作为检出限测定实验的样本。

（2）出水水样。采集沈阳南部污水处理厂紫外消毒间排水口出水样作为实验样本，该污水处理厂处理工艺采用改良A2/O工艺，设计出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）的一级A 排放标准，实际悬浮物排放浓度为2 mg/L～6 mg/L。

1.2 悬浮物的测定方法

（1）滤膜的预处理。将滤膜用60 ℃～80 ℃热水反复浸泡，每次浸泡时间不少于2 h，处理后的滤膜集中浸没于纯水中保存。根据使用情况，每次处理滤膜的量应适当，以避免因在水中浸泡时间过长而使纤维组织遭到破坏。

（2）滤膜准备。将滤膜放置于恒重的称量瓶中，于105 ℃烘箱中反复烘干，直至冷却后2 次称量重量差≤0.2 mg。将过滤器、滤膜、漏斗依次放置好，用夹子固定，用蒸馏水湿润滤膜并不断吸滤。

（3）悬浮物的测定。将待测试样混合均匀，使用适当量程的量筒量取所需体积试样进行抽吸过滤，使水分全部通过滤膜，使用蒸馏水连续洗涤3 次，每次用水量约为10 mL，吸除痕量水分后，将载有悬浮物的滤膜放在原恒重的称量瓶里，移入烘箱中于105 ℃反复烘干，直至2 次称量的重量差≤0.4 mg。按公式（1）计算悬浮物含量。

式中：C 为水中悬浮物含量，mg/L；B 为悬浮物+滤膜+称量瓶重量，g；A 为滤膜+称量瓶重量，g；V 为试样体积，mL。

1.3 悬浮物方法检出限的测定

根据 《环境监测 分析方法标准制修订技术导则》（HJ168—2010），当空白试验中未检测出目标物质时，按照样品分析的全部步骤，对浓度值或含量为估计方法检出限值2倍～5 倍的样品进行n（n≥7）次平行测定［6］。计算n 次平行测定的标准偏差，按公式（2）计算方法检出限。

式中：MDL 为方法检出限；n 为样品的平行测定次数；t（n-1，099）为自由度为n-1，置信度为99%时的t 分布（单侧）；S 为n 次平行测定的标准偏差。

2 测定结果与讨论

2.1 不同取样量时方法检出限的测定

预估方法检出限在2 mg/L～10 mg/L 范围内，使用经105 ℃恒重后的高岭土配制成浓度为25 mg/L、10 mg/L、8 mg/L、5 mg/L的标准水样，分别对应取样量为100 mL、200 mL、300 mL、400 mL。根据上述方法，每组实验平行测定8 次，结果取平均值，计算出不同取样量时的检出限，实验数据见表1。

表1 不同取样量检出限的测定结果

根据表1 可知，当取样量为100 mL 时，方法检出限为6 mg/L。一般城镇污水处理厂出水悬浮物含量为2 mg/L～6 mg/L，低于该取样量对应的检出限，故采用100 mL 作为取样量对城镇污水处理厂出水悬浮物进行测定将无法得到有效的结果，甚至无法确定水样中是否存在悬浮物。

当取样量为300 mL 时，方法检出限为2 mg/L，低于一般污水处理厂出水悬浮物含量均值，检测结果有一定的可信度。继续增加取样量，方法检出限无变化，表明已经将检出限降低至最低值。300 mL 可以初步确定为城镇污水处理厂出水水质悬浮物检测的最优取样量。

根据 《环境监测 分析方法标准制修订技术导则》（HJ168—2010）规定，以4 倍检出限作为检测下限，当取样量为300 mL 时，悬浮物的检测下限为8 mg/L，小于一级A 类排放标准的上限10 mg/L［7］，这样就保证了超标数据会被准确检测出来。

2.2 城镇污水处理厂出水悬浮物测定

以沈阳南部污水处理厂紫外消毒间排水口出水样为样本，取样量定为300 mL，按上述的实验方法对样本悬浮物含量进行测定，实验结果见表2。

表2 沈阳南部污水处理厂水样测定结果 单位：mg／L

根据表2 可得出，沈阳南部污水处理厂出水水样悬浮物含量的平均值为3 mg/L，由表1 中结果得知取样量为300 mL时悬浮物的方法检出限为2 mg/L，测定值高于方法检出限，结果可信度较高。在城镇污水处理厂出水悬浮物的测定中，取样量定为300 mL 较为合适。

3 结论

水质悬浮物的检测实验方法虽然简单，但对类似城镇污水处理厂出水这种低悬浮物含量的水样来说很难得到可信的检测结果。本文通过对检测方法中取样量这一因素进行讨论，得出300 mL 为最佳取样量，即可增加检测结果的可靠性，又能将超标数据准确报出。