污水处理厂水质监测与化学组分分析技术研究

摘要：在污水处理厂水质化学组分分析中，应用光谱法、色谱法和质谱技术详细研究水中有机物和无机盐等成分，变得尤为重要。通过各种实验验证，这些技术在提升分析精度和准确性方面具有明显优势，分析得到的数据，为未来的水质监测与环境保护工作提供了重要参考。

关键词：污水；水质监测；化学组分分析技术；质量控制随着城镇化的发展和环境污染的日益加剧，对污水处理设施的出水质量监控和化学成分分析显得格外关键。对污水采样到化学组分分析等全过程研究与分析，不仅对于水环境的质量状况评价至关重要，也对环保部门的决策和行动指导具有重大意义。

1样品采集技术

1.1采样点设置

污水采样点的设置，关键在于全面监测各处理阶段的效果。初级处理阶段水质主要评估悬浮固体和大颗粒物质的移除情况；生化阶段水质能够监控有机物、氮、磷等污染物的去除效果；而出水处展示了整体污染物去除成效。采样点的选置既要考虑操作便捷性，也要确保数据的准确性和代表性，为污水处理系统的评估和优化提供科学依据［1］。

1.2采样器具选择与消毒方法

在环境监测和实验分析中，选择合适的采样器具并规范消毒是关键。根据样本性质选择抗酸碱和有机溶剂的专用采样容器是必要的，以确保样本符合参数分析的要求。采样器具通过高温高压、乙醇等方法消毒，避免样本污染，确保结果准确性。污水中微生物实验操作需在无菌环境下进行，无菌操作台、无菌手套等必不可少，可有效防止直接接触样本，减少生物污染风险，同时可保证样本质量和分析结果的准确性［2］。

1.3采样时间与频次确定

合适的采样时间与频次不仅反映了处理过程的动态变化，还须考虑环境因素的作用。严格按照采样标准规范要求进行采样，如验收监测时，要求在一天内不同时段采样，以捕捉日变化对污水特性的影响。有的项目要求季节性采样，特别是在环境和活动模式变化大的时期和区域，可能还会增加采样频次。因此，采样频次应严格按照采样规范及需求进行调整，以精确反映污水成分随时间和条件的变动，以有效监控处理效果，保障环境与人体健康［3］。

2样品保存

2.1适宜的保存条件

确保样品完整性和可靠性的关键在于适宜的保存条件。不同分析参数对样品保存的条件要求有所差别。低温（如4 ℃）保存可以抑制微生物活动和减缓化学反应，保持样品稳定，一般分析参数均有此要求。有的参数有避光保存的要求，主要是避免光照引发光敏性化学物质分解。选用化学稳定、防污染的容器并确保良好密封，可以防止样品泄漏和外部污染，是保证样品分析准确可靠的必要措施［4］。这些步骤是样品保存的基本要求，对于科研和环境监测至关重要。

2.2样品保存容器材料选择

选择样品保存容器时，考虑材质对分析准确性的影响至关重要。聚乙烯容器因轻便、耐破损特性适合野外采样，尤其适用于非有机溶剂或强腐蚀性水样。但其化学稳定性不如玻璃，可能影响某些化学物质的样品纯度。玻璃容器化学稳定性优良，适合存储挥发性有机化合物和敏感物质的样品，确保分析的精确可靠。根据样品特性和分析需求仔细选择容器材质，是确保分析有效性和准确性的关键。

3水样前处理技术

在进行水质分析之前，必须根据水样的特性以及分析的具体目标来确定前处理步骤，这一过程对于确保实验结果的准确性和可靠性至关重要。常见的前处理方法包括过滤、离心、稀释、萃取和pH调节等，每种方法针对不同的水样特性和分析要求［5］。例如对于那些含有大量悬浮物的水样，通过过滤或离心步骤可以有效去除固体颗粒，这不仅有助于防止分析设备的堵塞，还能保证后续化学分析的流畅和精确。对于浓度较高的样品，适当的稀释是必须的，以确保样品浓度符合分析设备的检测范围，避免造成检测饱和或影响结果的准确性。在针对有机污染物进行分析时，萃取步骤尤为重要，它通过分离目标化合物从而极大地提高了检测的灵敏度和可选择性。这些前处理方法的选择和优化，能够显著提升分析的效率和准确度，是实施水质监测和评价的基础。

4水质监测指标选取

4.1常见水质指标选取

常见的水质指标包括高锰酸盐指数（IMn）、生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）、悬浮物（SS）、氨氮（NH3N）、总氮（TN）、总磷（TP）等，这些指标共同构成了衡量水体健康状况的基础。其中，生化需氧量（BOD）和化学需氧量（COD）尤其重要，因为它们直接关系到水中有机物的含量及其对环境的影响［6］。这些有机物质包括人类和动植物活动产生的废物，其分解需要消耗大量的氧气，进而影响水生生物的生存环境。总磷（TP）作为另一项关键指标，反映了水体中磷的总量，高浓度的总磷是导致水体富营养化和水华暴发的主要因素之一。监测这些指标可以评估水质状况，指导水体治理和保护措施，确保水资源的可持续利用和生态平衡。

4.2特殊污染物指标优先考虑

在水质监测领域，除了要关注常规指标之外，特殊污染物的监测同样不可忽视。这些特殊污染物主要来源于特定的工业活动或化学物质的排放，其种类繁多，包括但不限于重金属（例如铅、汞、镉和砷等）、有机污染物（如多环芳烃、多氯联苯和农药）以及具有生物毒性的新兴污染物（持久性有机污染物、内分泌干扰物、抗生素及微塑料等）。这些物质因其在自然环境中的高毒性、生物富集能力以及长期的持久性，对水生生态系统及人类健康构成了极大的威胁。因此，针对这些特殊污染物开展精确和科学的监测，不仅可以帮助评估其在环境中的分布情况，还能为水质管理和污染防控提供科学依据。特别是新兴污染物，尽管它们在环境中的浓度可能相对较低，但鉴于其潜在的环境行为和生态风险仍然未被充分认识，加强对这类污染物的研究和监控是必要的。

5分析方法

5.1常规指标分析方法

在水质分析领域，常规方法包括观察法、滴定法、电化学法等。观察法是一种相对比较主观的一种分析方法，如臭气浓度的分析。滴定法是一种传统的化学分析方法，适用于测定水样中酸碱度、硬度以及某些特定离子的浓度分析等。电化学法，如电导率测定和离子选择电极分析，利用物质的电化学性质来测定水样中离子的浓度［7］。

5.2先进仪器分析技术应用

在水质分析的先进仪器分析技术中，光谱法、色谱法和质谱技术的应用较广泛。（1）光谱法利用物质对光的吸收或发射的特性来分析水中的污染物，其中紫外可见光谱法适用于检测有机物和某些无机物的浓度，如总磷、总氮、氨氮等指标分析。原子吸收光谱法则更专注于金属离子的分析；（2）色谱法，尤其是高效液相色谱（HPLC）和气相色谱（GC），能够分离水样中的复杂混合物，并通过特定的检测器进行精确的定量和定性分析。离子色谱主要应用于样品中阴离子和阳离子的检测分析，特别是在阴离子分析方面，更具优势；（3）质谱技术，包括与液相色谱或气相色谱联用的质谱（LCMS/MS或GCMS），为痕量和超痕量有机污染物的分析提供了一种高灵敏度和高准确度的手段。此外，感应耦合等离子体质谱（ICPMS）技术在分析水样中的重金属和微量元素时显示出了其卓越的灵敏度和广泛的元素覆盖能力，使其成为水质分析领域中不可或缺的工具之一。这些先进技术的综合应用极大地提高了水质分析的效率和准确性，为环境监测和保护提供了有力的技术支持。

6水质分析质量控制方面

在水质分析中，实施质量控制是保证分析数据准确和可靠的核心环节。随着环境标准越来越严格和公众对水质安全的日益关注，准确的数据成为评估水环境健康、制定环保政策和监管措施的基础［8］。质量控制通过设定一系列标准和程序，确保从样品采集、处理到分析每一步骤的精确执行，及时发现和纠正错误，从而降低分析过程中的误差。在水质采样到报告的出具全过程中，如何确保质量控制，尤为重要。

6.1检测与分析方法有效性

确保检测与分析方法的有效性是水质分析质量控制中至关重要的一环。这要求使用经过严格验证的标准方法，包括对方法的精确度、准确度等进行全面验证、评估，确保所选方法能够可靠地检测和量化水样中的目标污染物［9］。此外，方法的有效性还需要定期通过参加外部质量控制计划进行分析来维持和验证，并定期做方法查新工作。

6.2完善质量控制体系

构建和维护完善的水质分析质量控制体系对于确保分析结果的准确性和可靠性至关重要。这一体系应涵盖样品的采集、运输、储存、处理以及分析各环节，确保每一步骤均符合标准和操作程序［10］。该体系还需包括定期的设备检定/校准、员工培训、标准物质的适当选用，以及内外部质量控制计划和实施等。这些措施可以有效地识别和减少潜在风险，提高分析过程的稳定性和可靠性，确保质量控制体系的持续有效性，从而为水环境保护和管理提供可靠的数据支持。

7结语

在污水处理厂水质监测与化学组分分析技术研究中，需要进行精确的采样点设置、选择合理的采样器具与消毒方法，以及确定科学的采样时间与频次。样品的保存与运输、前处理技术的应用，以及在水质监测指标的选取上，不仅要考虑常规水质指标的必要性，还要对特殊污染物参数给予优先考虑，有益于增强监测的针对性和全面性。再加上常规与先进的水质分析方法的使用，共同提高了分析的准确度和效率。水质监测和分析方法将更加精细化、自动化，对污染物的检测更加灵敏和全面，为水资源的保护与可持续利用提供了强有力的科学支撑。

参考文献：

［1］马明慧.环境监测在污水处理厂运行管理中的作用［J］.皮革制作与环保科技，2024，5（1）：7880.

［2］刘梦，伯鑫，孟凡琳，等.2015年中国城镇污水处理厂达标排放评估［J］.环境工程，2017，35（10）：7781，90.

［3］曾玫菱.探析城市生活用水的水质检测和污水处理技术［J］.清洗世界，2024，40（4）：115117.

［4］阮淑娴，艾慧颖，陈俊，等.安徽理工大学生活污水水质监测与评价［J］.绿色科技，2014（3）：6869.

［5］赵海亮.优化生态环境建设美好家园［N］.河北日报，20100818（6）.

［6］祁彧.污水水质、流量自动监测系统的研究［D］.太原：太原理工大学，2009.

［7］李晨晨.数据驱动的污水处理单元输出水质预测和分析［D］.沈阳：沈阳理工大学，2023.

［8］包利民.污水处理厂在线监测仪表的选型及应用研究［J］.中国新技术新产品，2020（9）：132134.

［9］刘昭成，王文明，杨楠，等.日本污水处理厂的监测探讨［J］.环境科学与管理，2017，42（6）：122127.

［10］苏琴.水质自动监测技术在鄂尔多斯市污水处理厂的应用研究［D］.呼和浩特：内蒙古大学，2015.