【摘" " 要】：為了達(dá)到精準(zhǔn)化調(diào)控再生水生產(chǎn)運(yùn)行、保證水質(zhì)、降本提效的目的，摸索各水質(zhì)指標(biāo)線性關(guān)系，建立以氯化物為主控指標(biāo)調(diào)節(jié)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)整體水質(zhì)達(dá)標(biāo)的管控模式；通過優(yōu)化氯化物檢測方法，準(zhǔn)確、快速測定主控指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)再生水水質(zhì)監(jiān)控與運(yùn)行調(diào)控高效聯(lián)動，增強(qiáng)運(yùn)行彈性。

【關(guān)鍵詞】：再生水廠；水質(zhì)管控；氯化物

Exploring the New Model of Water Quality Control in Reclaimed Water Plant

LI Qian，DU Peng

（Tianjin WaterRecycling Company Limited.， Tianjin 300221，China）

【Abstract】：In order to achieve the purpose of accurately regulating the production and operation of reclaimed water， ensuring water quality， reducing costs and improving efficiency， by exploring the linear relationship of each water quality index， a control mode was established to regulate production with chloride as the main control index and realize the overall water quality standard.

【Key words】：reclaimed water；water quality control；chloride

再生水回用于城市雜用、景觀環(huán)境、熱電廠循環(huán)冷卻等多個領(lǐng)域，節(jié)約了寶貴的水資源和用水成本。再生水廠進(jìn)水取自污水處理廠出水，近年來隨著污水廠提標(biāo)改造，再生水廠進(jìn)水總氮、氨氮、總磷等生化水質(zhì)指標(biāo)得到有效控制，各再生水廠主控水質(zhì)指標(biāo)逐漸轉(zhuǎn)移至氯化物、堿度、硬度等離子性指標(biāo)。氯化物在線檢測儀表受干擾因素影響大，滿足不了再生水水質(zhì)準(zhǔn)確測定、精確調(diào)整運(yùn)行參數(shù)的要求；同時(shí)價(jià)格和后期維護(hù)費(fèi)用高，不利于運(yùn)行成本控制。目前再生水廠仍以化驗(yàn)室每天多頻次取樣由人工滴定法檢測氯化物等離子指標(biāo)，專業(yè)性強(qiáng)、操作繁鎖、檢測試劑具有毒性和腐蝕性，檢測過程中稍有不慎還會造成人體傷害及環(huán)境污染。

針對以上問題，本文探究了再生水各水質(zhì)指標(biāo)相互聯(lián)系，建立以氯化物單項(xiàng)指標(biāo)主控調(diào)節(jié)生產(chǎn)的機(jī)制，通過優(yōu)化水質(zhì)氯化物檢測方法，實(shí)現(xiàn)簡便快捷操作，及時(shí)指導(dǎo)生產(chǎn)。

1 再生水水質(zhì)指標(biāo)的變化規(guī)律和相互聯(lián)系

再生水用于工業(yè)循環(huán)冷卻水時(shí)，對氯化物、溶解性固體、硫酸鹽、總硬度、總堿度、二氧化硅、鐵、錳等離子性指標(biāo)要求尤為嚴(yán)格，離子指標(biāo)濃度過高會對輸水系統(tǒng)產(chǎn)生腐蝕，損害金屬管道、工藝設(shè)備；用于城市綠化和農(nóng)田灌溉時(shí)離子指標(biāo)濃度過高則會造成鹽積，使土壤板結(jié)，抑制植物生長。

通過多年來對沿海地區(qū)水質(zhì)特點(diǎn)的摸索及天津各再生水廠進(jìn)水水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)的積累分析，總結(jié)出再生水中氯化物、硫酸鹽、總硬度、總堿度與溶解性總固體的變化趨勢是一致的。見圖1。

水中溶解性固體（TDS）主要成分為鈣、鎂、鈉的重碳酸鹽，氯化物和硫酸鹽等，TDS=[Ca+Mg+Na+K]+[HCO3+SO4+Cl]。TDS高時(shí)會損壞輸水管道和用水設(shè)備，增加設(shè)備的腐蝕或者結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)；因此，再生水回用標(biāo)準(zhǔn)要求TDS質(zhì)量濃度≤1 000 mg/L［1］。進(jìn)水堿度為鈣鎂硬度形成的重碳酸鹽，堿度、硬度在水中存在相對穩(wěn)定；而因北方地區(qū)污廢水的特點(diǎn)及受降雨雪影響變化范圍大，所以氯化物的變化是導(dǎo)致溶解性總固體變化的主要因素。

2 氯化物單項(xiàng)指標(biāo)主控調(diào)節(jié)生產(chǎn)

水質(zhì)氯化物質(zhì)量濃度限值執(zhí)行最嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)≤250 mg/L［1～3］。由于氯化物的變化是導(dǎo)致溶解性總固體變化的主要因素，因此建立氯化物指標(biāo)與溶解性總固體等離子指標(biāo)的線性關(guān)系。見圖2。

把多水質(zhì)指標(biāo)控制方式精簡優(yōu)化為氯化物單項(xiàng)指標(biāo)主控調(diào)節(jié)生產(chǎn)運(yùn)行工藝，依據(jù)各水質(zhì)指標(biāo)的線性關(guān)系設(shè)定再生水氯化物控制值，建立水質(zhì)氯化物指標(biāo)數(shù)值與微濾和反滲透膜勾兌水量的計(jì)算公式

（1）

式中：A為出水控制指標(biāo)的控制值；B為進(jìn)水控制指標(biāo)的控制值；C為反滲透產(chǎn)水量；0.75為反滲透產(chǎn)水率；0.95為超濾產(chǎn)水率。

將人工檢測的進(jìn)水氯化物實(shí)際值輸入式（1），計(jì)算進(jìn)水量。

3 氯化物檢測方法的優(yōu)化

GB 11896—89《氯化物的測定 硝酸銀滴定法》是水質(zhì)檢測部門最常用的氯化物檢測分析方法，但其專業(yè)性較強(qiáng)，操作步驟繁瑣，檢測中易造成滴定試劑揮發(fā)、遺漏。為克服上述技術(shù)的不足，優(yōu)化了該檢測方法。

3.1 氯化物滴定劑配存方法

3.1.1 滴定劑濃度的理論推導(dǎo)

GB 11896—89方法滴定劑硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液要求配制的物的質(zhì)量濃度C1近似為0.0141 mol/L， 需標(biāo)定其準(zhǔn)確濃度值，氯離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)M為35.45 g/mol，滴定度值1 mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)于被測物質(zhì)的質(zhì)量，換算為滴定度來表示的質(zhì)量濃度

［4］

式中：[V1]為水樣消耗硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)使用液的體積，mL；[ΔV]為終點(diǎn)誤差校正體積，mL。

3.1.2 滴定劑配制方法

稱取25.0～25.5 g硝酸銀溶于加熱煮沸后的去離子水中，在容量瓶中稀釋至1 000 mL并加入一滴濃硝酸作為儲備液，吸取100 mL儲備液用去離子水定容至1 000 mL，按GB 11896—89方法標(biāo)定該使用液濃度后，采用數(shù)學(xué)調(diào)整模型計(jì)算。

當(dāng)T＞0.500 mg/mL時(shí)，需要向已配制完成的體積為[V1]的溶液中加入稀釋水[V2]， 計(jì)算模型為

分別計(jì)算得到向使用液和儲備液中加入的去離子水體積，按照計(jì)算的體積量取加入混勻后即得到T為0.500 mg/mL的硝酸銀使用液和T為5.00 mg/mL的儲備液，無需再標(biāo)定，儲備液放入棕色試劑瓶在冰箱冷藏保存，有效期可達(dá)7個月。

3.2 改造氯化物滴定裝置

設(shè)計(jì)選用微型氣泵代替自動滴定管的手壓球。見表1。

用12 V的電源連接微型氣泵，將電源插在具有倒計(jì)時(shí)無限循環(huán)功能的定時(shí)器上，再用合適管徑的氣管將泵的出氣口與自動滴定管的進(jìn)氣口緊密相連，滴定裝置組裝改造完成。見圖3。

用氣泵裝置取代手壓球?qū)崿F(xiàn)快速準(zhǔn)確自動加液調(diào)零，操作流暢，省時(shí)、省力、省事，減少了化學(xué)試劑揮發(fā)和污染，避免檢測人員直接接觸試劑，提高安全性；克服了普通滴定管操作麻煩，易出現(xiàn)漏液堵塞、易產(chǎn)生試劑揮發(fā)污染的問題；克服了全自動滴定器需要經(jīng)常校準(zhǔn)維護(hù)，更換配件，成本及維護(hù)維修費(fèi)用高的缺點(diǎn)；解決了改造前的自動滴定管易產(chǎn)生氣泡、手壓球易破損老化頻繁更換的問題。

3.3 效果測試與分析

采用GB 11896—89方法和優(yōu)化后方法進(jìn)行雙人雙平行對比試驗(yàn)，測定氯化物質(zhì)量濃度為201 mg/L的國家標(biāo)準(zhǔn)樣品。見表1。

優(yōu)化后一個水樣的完整測定的時(shí)間由平均5 min縮短到2 min，檢測過程更加快捷，檢測準(zhǔn)確度和精密度符合標(biāo)準(zhǔn)。

在3個試驗(yàn)室采用GB 11896—89方法和優(yōu)化后方法分別測定氯化物質(zhì)量濃度為77.3 mg/L和462 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)樣品及再生水水樣。見表2。

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

減少了試劑的用量、節(jié)約了日常耗材、節(jié)省了人力資源。由多水質(zhì)指標(biāo)優(yōu)化為氯化物單項(xiàng)指標(biāo)主控調(diào)節(jié)生產(chǎn)的管理機(jī)制，更快速預(yù)警，及時(shí)調(diào)整運(yùn)行工藝，精準(zhǔn)化管控水質(zhì)、水量，降低運(yùn)行能耗。

4.2 社會效益

由多水質(zhì)指標(biāo)優(yōu)化為氯化物單項(xiàng)指標(biāo)主控調(diào)節(jié)生產(chǎn)的管理機(jī)制，同時(shí)改進(jìn)檢測方法后，滿足全員性操作和時(shí)效性監(jiān)控的創(chuàng)新模式，加強(qiáng)了水質(zhì)監(jiān)測和運(yùn)行管控部門的溝通和銜接，提高了工作效率，減少了勞動強(qiáng)度，避免了管理空白，增強(qiáng)了再生水產(chǎn)供銷管理水平和調(diào)控能力。在供水量成階梯式增長的趨勢下，為再生水運(yùn)營管控開拓了新思路，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)化運(yùn)行，保證水質(zhì)，降本提效，提升服務(wù)品質(zhì)。

4.3 環(huán)境效益

氯化物檢測設(shè)備的自動化實(shí)現(xiàn)和操作程序的簡化快捷避免了化學(xué)試劑的揮發(fā)、遺漏及與污廢水水源的直接接觸，減少了具有毒性和腐蝕性的化學(xué)試劑和污廢水對檢測人員的危害和環(huán)境的污染，從而保障了檢測人員的職業(yè)安全健康。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB/T 18920—2020，城市污水再生利用" 城市雜用水水質(zhì)[S].

[2]GB/T 19923—2005，城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)[S].

[3]GB/T 18921—2019，城市污水再生利用" 景觀環(huán)境用水水質(zhì)[S].

[4]國家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].4版.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

收稿日期：2023-05-04

作者簡介：李倩（1981 - ）， 女 ，天津市人， 高級工程師， 從事再生水質(zhì)量工藝優(yōu)化與水質(zhì)檢測工作。