章文華，徐錫梅，余沛芝，許小燕，趙賽君，周 婷，董曉晨

(蘇州工業(yè)園區(qū)清源華衍水務有限公司水質中心，江蘇蘇州 215021)

水中懸浮物是指懸浮在水中的直徑為幾～幾百μm的能被0.45 μm濾膜阻留的顆粒物，也被稱為不可濾殘渣。污水廠進水中的懸浮物主要由泥沙、黏土、餐廚垃圾、排泄物等組成。懸浮物顆粒上依附了大部分的污染物，且肉眼可見，因此，懸浮物是判斷水質污染程度的一個重要指標[1]。目前，污水處理廠的進、出水分別執(zhí)行《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質標準》(GB/T 31962—2015)和《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)，其中懸浮物是重要的監(jiān)測指標之一。因此，準確測定懸浮物的含量對于指導工藝生產(chǎn)運行及出水的達標排放均有重要意義。

目前，懸浮物多以GB/T 11901—1989中規(guī)定的重量法進行測定[2]。該方法步驟簡單，易于操作，但檢測人員普遍反映懸浮物難以測定，一是對于渾濁的進水抽濾難度大，需耗費大量時間；二是對于較透明的出水經(jīng)常測出負值；三是濾膜和樣品烘干后不易達到恒重的要求。因此，本文以某污水處理廠進、出水為例，對懸浮物測定過程中的一些影響因素進行探討，并提出有效的解決方案和措施。

1 試驗部分

1.1 主要儀器設備與材料

電子天平(德國賽多利斯BS224S)；全玻璃砂芯過濾器微孔濾膜抽濾裝置；真空泵；電熱恒溫鼓風干燥箱；干燥器；稱量瓶60 mm×30 mm；水系混合纖維微孔濾膜，孔徑為0.45 μm，直徑為50 mm。

1.2 試驗方法

試驗步驟同GB/T 11901—1989，樣品抽濾所用裝置如圖1所示。

圖1 抽濾裝置Fig.1 Filtration Device

2 結果與討論

2.1 濾膜預處理

檢測中發(fā)現(xiàn)，使用未經(jīng)處理的濾膜過濾含有肉眼可見微小顆粒物的污水廠出水時，所測得的懸浮物經(jīng)常出現(xiàn)負值，與實際情況不符。觀察發(fā)現(xiàn)，原始濾膜上帶有粉塵及切割碎屑，此類物質在稱量操作和水樣抽濾過程中會損失，造成負誤差。喬慧敏等[3]通過試驗，得出濾膜中的可溶物質量分數(shù)約為5.2%；陳明華等[4]使用蒸餾水清洗濾膜，濾膜減重0.38%；王偉[5]通過試驗分析，認為濾料的可溶物含量約為0.25%；方韜等[6]通過對甲、乙2個廠家不同批次的濾膜用蒸餾水抽濾后，發(fā)現(xiàn)濾膜平均損失分別達4.98 mg和7.95 mg。不同廠家制取濾膜時所用的原材料及生產(chǎn)工藝有所不同，因此，濾膜中所含的可溶物含量不同。為了確定濾膜真實的空白質量，減少測定誤差，濾膜需經(jīng)過適當?shù)念A處理后再使用。

方韜等[6]將濾膜在恒重前經(jīng)過蒸餾水浸泡24 h，并用蒸餾水抽濾2次，確定空白濾膜的真實重量，以減少其不準確使用帶來的誤差。唐曉梅[7]采用標準方法在103～105 ℃條件下，直接加熱烘干濾膜2 h，即可去除可揮發(fā)性物質，使濾膜達到恒重。綜合分析濾膜的預處理方式，發(fā)現(xiàn)純水浸泡可以有效去除濾膜上的切割碎屑、粉塵及可溶物，而加熱過程可以將濾膜所含的揮發(fā)性物質去除。本文在前人研究的基礎上，提出采用純水煮沸、清洗的方式對濾膜進行預處理。沸騰狀態(tài)下，水分子高速撞擊濾膜表面，使其表面的雜質去除；同時，在高溫下，濾膜所含的可溶物也充分溶解于水中。

由于微孔濾膜種類繁多，經(jīng)試驗比對，選用浙江某化工儀器廠生產(chǎn)的批號為2019.3的水系混合纖維微孔濾膜(直徑為50 mm，孔徑為0.45 μm)。

試驗方法：將批量濾膜放入純水中煮沸1～2 min(圖2)，另取純水漂洗2～3次。將預處理后的濾膜放入稱量瓶，敞開瓶蓋，置于烘箱中于103～105 ℃烘干2 h后蓋好瓶蓋取出，置于干燥器內冷卻0.5 h稱重；反復烘干、冷卻、稱重，直至2次質量差≤0.2 mg，得到稱量瓶和濾膜的總質量。將恒重的濾膜置于抽濾裝置(圖1)上，在過濾杯中倒入200 mL純水，進行抽濾試驗。抽濾結束后，將濾膜放于原稱量瓶中，繼續(xù)烘干、冷卻、稱量至恒重，得到被純水抽濾1次后稱量瓶和濾膜的總質量。試驗結果如表1所示。

圖2 微孔濾膜預處理Fig.2 Pretreatment of Microporous Membrance

由表1可知，預處理后的濾膜恒重后，經(jīng)過純水抽濾1次后再次恒重，平均損失為0.07 mg。稱量瓶屬于玻璃制品，損失可忽略，因此，這個損失主要來自濾膜。0.07 mg的平均損失符合空白濾膜≤0.2 mg的恒重要求。該試驗表明，原始濾膜經(jīng)過純水煮沸1～2 min、清洗2～3次后，即達到分析檢測的要求，可在預處理后直接進行烘干恒重，確定其真實的空白質量。

表1 濾膜預處理效果試驗Tab.1 Test for Filter Membrane Pretreatment Effect

2.2 濾膜烘干時間

將預處理過的濾膜依次放入稱量瓶中，打開瓶蓋置于103～105 ℃烘箱里烘干。按照第1次分別烘干1、1.5、2、3 h后，蓋好瓶蓋，取出置于干燥器內冷卻30 min進行第1次稱重。第2次以相同的步驟烘干30 min，然后冷卻30 min進行第2次稱重。2次稱重差值≤0.2 mg，即達到方法中的恒重要求。試驗數(shù)據(jù)如表2所示。

由表2可知，由于烘干時間不足，濾膜(含稱量瓶)無法全部達到恒重的要求。當濾膜采用第1次烘干2 h，第2次烘干30 min時，即可達到國標方法中的≤0.2 mg的恒重要求。

2.3 樣品抽濾過程的影響

烘干后的濾膜柔韌性很差，可用少量純水潤濕后，用無齒扁咀鑷子夾取，置于抽濾裝置上。若直接夾取，極易損壞濾膜邊緣而產(chǎn)生負誤差。

實際操作中發(fā)現(xiàn)，當抽濾時一次倒入過多的水樣時，部分懸浮物會吸附在砂芯裝置的過濾杯內壁上。如圖3所示，如果抽濾時間很長或者水樣黏性較大，附著在過濾杯內壁的懸浮物就不易被純水沖洗至濾膜上，從而導致測得的懸浮物含量偏低。因此，抽濾時最好采取少量多次的方式倒入水樣，減少水樣與過濾杯的接觸時間。

表2 微孔濾膜烘干時間Tab.2 Drying Time of Microporous Membrane

水樣中存在不同濃度的可溶解物質，這部分物質截留在濾膜上也會產(chǎn)生一定的質量。因此，水樣抽濾完畢后，需用少量純水洗滌濾膜2～3次，除去殘留在濾膜上的可溶解物質，減小測定誤差。

圖3 吸附在過濾杯內壁的懸浮物Fig.3 SS Adsorbed on Inner Wall of Filter Cup

2.4 不同的樣品取樣量對結果的影響

量取有代表性的樣品是準確測定懸浮物的關鍵因素之一。GB/T 11901—1989中明確指出，漂浮或浸沒的不均勻固體物質不屬于懸浮物。因此，在測定成分相對復雜的污水廠進水時，首先觀察其中是否含有瓜子殼、頭發(fā)絲、塑料塊等非懸浮物，并將其除去，再將水樣充分混勻后取適量進行抽濾，從而避免測定結果出現(xiàn)較大的正誤差。

試驗水樣來自南方某污水處理廠的幾個不同日期的進水和出水。對同一個進水樣品分別做25、50、75 mL及100 mL的比對，對同一個出水樣品分別做200、500、750 mL及1 000 mL的比對，每個樣品平行測定2次，試驗結果如表3所示。

表3 不同取樣體積的測定結果Tab.3 Measurement Results of Different Sampling Volumes

由表3可知，對于不同取樣體積的同一個水樣，按取樣量由小到大排列，其相對偏差有逐步變小的趨勢，說明取樣體積是影響測定精密度的重要因素。GB/T 11901—1989中指出，濾膜上截留的懸浮物以5～100 mg量取水樣體積。當濾膜上的懸浮物含量<5 mg時，易增大稱量誤差，影響平行測定的精密度，此結論與表3的試驗數(shù)據(jù)相符。當樣品質量即截留在濾膜上的懸浮物質量>5 mg時，同一樣品不同取樣體積間的測定結果較接近，相對偏差也較小，符合檢測要求。

對于懸浮物含量在150～300 mg/L的進水，取樣體積在50～75 mL時較合理；對于懸浮物含量>300 mg/L的進水，取樣體積選擇25～50 mL時較合理；對于較清潔的懸浮物含量<10 mg/L的污水廠出水，取樣體積宜選擇750～1 000 mL；對于懸浮物含量>10 mg/L的出水，取樣體積可選擇500～750 mL。因此，合理的取樣體積可提高數(shù)據(jù)的準確性和精密度，減小測定誤差。

2.5 不同取樣量對抽濾時間的影響

抽濾過程中，隨著濾膜上懸浮物的增多，流速逐漸變小或者不出液，抽濾難度增大，檢測時間變長。本試驗對懸浮物含量為255 mg/L的污水廠進水水樣分別取25、50、75、100 mL進行試驗，對懸浮物含量為7 mg/L的污水廠出水分別取樣500、750、1 000 mL進行試驗，記錄抽濾時間，測定結果如圖4和圖5所示。

圖4 進水取樣量與抽濾時間的關系Fig.4 Relationship between Influent Wastewater Sampling Volume and Extraction Filtration Time

圖5 出水取樣量與抽濾時間的關系Fig.5 Relationship between Effluent Wastewater Volume and Extraction Filtration Time

由圖4和圖5可知，同一個水樣，取樣體積越大，抽濾時間越長。對于成分復雜的污水廠進水，取樣體積>50 mL時，抽濾難度明顯增大；對于懸浮物較少的污水廠出水，取樣體積>750 mL時，抽濾難度明顯增大。由于濾膜的孔徑較細，屬于精濾范圍，當濾膜截留一定量的懸浮物時，會出現(xiàn)流速變小甚至不出液的現(xiàn)象，給抽濾帶來極大的困難，同時也會縮短真空泵的使用壽命。因此，在不影響數(shù)據(jù)準確性的前提下，應合理選擇樣品的取樣體積。

2.6 稱量的影響

國家標準方法規(guī)定，空白濾膜恒重需滿足2次加熱后的重量差≤0.2 mg;載有懸浮物的濾膜恒重需滿足2次加熱后的重量差≤0.4 mg，這對電子天平提出了較嚴格的要求。因此，稱量前需確保電子天平所在的房間溫、濕度適宜，臺面水平、穩(wěn)固。每次稱量最好選擇同一臺天平，稱量前要確保天平的水平泡在黑圈的最中央，然后用配套的校正砝碼校正天平。稱量時注意輕拿輕放，待數(shù)字穩(wěn)定后讀數(shù)。

2.7 質量控制措施

由于懸浮物的特殊性，國家標準方法中沒有給出對應的質控措施，也沒有相關的標準樣品。因此，測定懸浮物的關鍵就是要嚴格把控取樣、抽濾、稱重等環(huán)節(jié)。但是，為了防止出現(xiàn)系統(tǒng)誤差，有必要在每批次測定中帶一個已恒重的空白濾膜作為參照物，并用純水代替水樣進行測定?？瞻诪V膜再次恒重后的質量應與之前恒重的質量在誤差范圍內。通過參照空白濾膜，可以確保同批次的樣品數(shù)據(jù)是否可行，也可以判斷是否產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。

3 結論

(1)新濾膜經(jīng)過純水煮沸、清洗的預處理后，可以有效除去其表面雜質及所含的溶解性物質，且再次抽濾純水時，濾膜本身產(chǎn)生的平均損失<0.2 mg，符合空白濾膜的恒重要求。

(2)濾膜一般連續(xù)加熱2 h即可達到恒重的要求。

(3)取樣前應先清除漂浮或浸沒的不均勻固體物質，將水樣充分混勻后取適量進行抽濾。水樣體積較多時，應采取少量多次的方式抽濾，使樣品盡快通過微孔濾膜。抽濾結束后，用純水將吸附在過濾杯內壁的懸浮物沖洗至濾膜，再用純水洗滌濾膜上的可溶解物質2～3次。

(4)合理選擇水樣的取樣體積可提高樣品分析的準確度和精密度，縮短檢測時間，提高工作效率。

(5)稱量操作前需對天平進行調水平、校正操作，提高稱量的準確性。

(6)利用已恒重的空白濾膜作參照物，可以成為懸浮物測定過程中的有效質控手段。