張韻瑜，梁翡玨，肖丹，林顯增

（佛山市禪城區(qū)供水有限公司，廣東佛山 528000）

沙口水廠的沉淀池由于設(shè)備老舊、工藝落后等原因，需要進(jìn)行升級(jí)改造。通過對(duì)沉淀池內(nèi)的排泥設(shè)備、配水墻、導(dǎo)流墻及集水槽進(jìn)行改造，優(yōu)化沉淀池工藝參數(shù)，提高沉淀池排泥水（簡稱排泥水）處理效果，從而降低能耗。沉淀池改造效果的主要驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為排泥水的含固率。

沙口水廠位于廣東省佛山市，水源水取自北江支流東平河，水源水質(zhì)處于地表水Ⅱ～Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。排泥水成分包括水、水源水經(jīng)過混凝沉淀后形成的沉淀物、泥沙、懸浮物、膠體物質(zhì)、有機(jī)物、微生物及殘余的混凝劑等。由于排泥水成分復(fù)雜，根據(jù)GB/T 5750.4-2006《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法：感官性狀和物理指標(biāo)》（簡稱《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)》）中溶解性總固體的測定稱量法[1]和《水和廢水監(jiān)測分析方法》第四版的殘?jiān)鼫y量方法[2]，對(duì)排泥水含固率檢測方法及取樣數(shù)量進(jìn)行探究。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器

100 mL蒸發(fā)皿；100 mL小燒杯；水浴鍋上海精宏XMTD-8222；中速定量濾紙及配套濾器；電恒溫烘箱上海精宏DHG-916A；玻璃干燥器；電子分析天平sartorius BSA124S-CW（感量 0.1 mg）。

1.2 排泥水現(xiàn)狀

實(shí)驗(yàn)期間，東平河處于枯水期，水體濁度主要由有機(jī)物和水中懸浮物所致。如圖1所示，水源水濁度最高值達(dá)到27.8 NTU，最低值為10.2 NTU，平均濁度在 15.8 NTU 左右。

目前，水廠使用虹吸式排泥車進(jìn)行排泥。排泥車行走速度快，容易帶起底部礬花，同時(shí)造成礬花破體，大量破體礬花浮于水面，導(dǎo)致排泥水平均含固率僅為1%左右。根據(jù)資料所得[3-4]，南方一給水廠排泥水污泥中含有大量的藻類以及有機(jī)物，污泥中有機(jī)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)在30%左右。據(jù)此可知，沙口水廠枯水期排泥水可能也含有部分有機(jī)物和少量泥沙。以下針對(duì)此排泥水進(jìn)行試驗(yàn)。

圖1 2019年第四季度水源水濁度

1.3 檢測方法的優(yōu)化

根據(jù)《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)》中溶解性總固體的測定稱量法，結(jié)合排泥水的性質(zhì)，設(shè)定了3種檢測方法，見表1。

《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)》和《水和廢水監(jiān)測分析方法》提供的2種溫度分別是（105±3）℃和（180±2）℃。有機(jī)物在（180±2）℃下進(jìn)行烘干會(huì)揮發(fā)逸失，而排泥水含部分有機(jī)物，此溫度下進(jìn)行烘干會(huì)影響檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。因此，實(shí)驗(yàn)選擇（105±3）℃作為烘干溫度。

排泥水中的有機(jī)物含有破體礬花和藻類。水樣靜置后，密度小于水的破體礬花和藻類會(huì)懸浮于水面。為避免將懸浮物過濾除去，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，方法1和方法2均采用不過濾水樣上清液的操作。

從減少工作量的角度出發(fā)，方法2減少樣品量，并采取直接烘干的操作。排泥水的含水率高，方法3先使用直接過濾的操作，過濾掉樣品中大部分的水分，后烘干濾后固體。

1.3.1 檢測容器

通過對(duì)3種方法中的容器進(jìn)行空白烘干對(duì)比實(shí)驗(yàn)，選擇出適合排泥水含固率檢測的實(shí)驗(yàn)容器。（1）將燒杯、蒸發(fā)皿和濾紙分別放入電恒溫烘箱中，在（105±3）℃條件下進(jìn)行烘干處理；（2）烘干至設(shè)定的溫度后將燒杯、蒸發(fā)皿和濾紙分別放入干燥器冷卻，冷卻后稱重，記為m1；（3）第2次烘干30 min，冷卻后稱量，記為m2，如此類推，第三、四、五次分別記為m3、m4、m5。

1.3.2 方法精密度

方法1與方法2均使用稱重法，根據(jù)資料顯示[5]，重量分析法的相對(duì)誤差較少，準(zhǔn)確度高，但是其靈敏度較低。對(duì)方法1與方法2進(jìn)行精密度對(duì)比實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而選擇出排泥水含固率檢測的最優(yōu)方法。分別取同一水樣于5個(gè)蒸發(fā)皿中和5個(gè)100 mL燒杯中進(jìn)行平行測試（n=5）。

1.4 取樣數(shù)量的確定

排泥水含固率作為沉淀池改造效果的主要驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，了解排泥水含固率的變化情況有助于了解沉淀池的改造效果。如圖2所示，水廠沉淀池目前共設(shè)置6個(gè)排泥水取樣點(diǎn)，排泥車在各取樣點(diǎn)的排泥時(shí)間均為1 min。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，設(shè)定2種取樣方法。（1）三點(diǎn)取樣法：在各個(gè)取樣點(diǎn)排泥過程中，前、中、后 3 段（10 s、30 s和 50 s）各取一個(gè)水樣，每個(gè)水樣取500 mL；（2）六點(diǎn)取樣法：在各個(gè)取樣點(diǎn)排泥過程中，每隔 5 s（5 s、15 s、25 s、35 s、45 s和 55 s）取一個(gè)水樣，每個(gè)水樣取500 mL，共取6個(gè)樣。

表1 排泥水含固率檢測方法

圖2 水廠沉淀池排泥水取樣點(diǎn)

2 結(jié)果與分析

2.1 容器的空白烘干對(duì)比實(shí)驗(yàn)

從表2可以看到，燒杯和蒸發(fā)皿在第3、第4次冷卻后的重量差值（m3-m4）已小于 0.000 4 g；而濾紙5次稱重結(jié)果變化較大，且m4與m5之間的恒重允差值為0.004 5 g。燒杯和蒸發(fā)皿均符合《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)容器的要求，而濾紙吸濕性好，經(jīng)干燥的濾紙?jiān)诜Q量期間會(huì)吸收空氣中的水分，導(dǎo)致重量變化較大，會(huì)影響排泥水含固率檢測的結(jié)果。分析認(rèn)為應(yīng)選擇性質(zhì)穩(wěn)定、耐熱性好的容器進(jìn)行排泥水含固率檢測，故宜選用方法1的燒杯和方法2的蒸發(fā)皿。

表2 容器的空白烘干對(duì)比實(shí)驗(yàn)

2.2 精密度對(duì)比實(shí)驗(yàn)

精密度分析結(jié)果如表3所示。方法1與方法2檢測出的水樣平均含固率值接近，但對(duì)比兩者標(biāo)準(zhǔn)偏差與精密度，方法1得出的數(shù)據(jù)誤差更小，精密度更好，更適用于排泥水含固率的檢測。因此，采用方法1作為排泥水含固率的最終檢測方法。

表3 精密度分析

2.3 取樣點(diǎn)數(shù)量對(duì)比實(shí)驗(yàn)

如圖3所示，兩種方法呈現(xiàn)該段排泥水含固率變化情況的差別較大。三點(diǎn)取樣法得出的曲線說明該段排泥水的含固率逐步下降；而六點(diǎn)取樣法得出的曲線說明該段排泥含固率先下降后回升。排泥水水樣為非均勻溶質(zhì)混合液體，水樣的含固率存在波動(dòng)是正?，F(xiàn)象。

三點(diǎn)取樣法的優(yōu)點(diǎn)在于取樣的工作量小，后續(xù)的驗(yàn)收工作量也小，不容易受到時(shí)間、人力、實(shí)驗(yàn)室條件等的限制；缺點(diǎn)在于取樣數(shù)量較小，難以獲得清晰的含固率變化情況。六點(diǎn)取樣法的優(yōu)點(diǎn)在于取樣的數(shù)量較多，排泥水含固率的變化較清晰，更接近真實(shí)；缺點(diǎn)在于取樣數(shù)量過高，會(huì)導(dǎo)致后續(xù)的驗(yàn)收工作量過大，需要投入較大的人力、物力，對(duì)于常規(guī)的水廠來說，實(shí)驗(yàn)條件也會(huì)有所限制，不適合作為通用的排泥水含固量檢測取樣方法進(jìn)行推廣。結(jié)合沙口水廠的實(shí)際生產(chǎn)情況和實(shí)驗(yàn)條件，排泥水含固率檢測的取樣方法采用六點(diǎn)取樣法。

圖3 不同取樣方法下水樣含固率變化對(duì)比圖

4 結(jié)論

由試驗(yàn)可知，為了更精準(zhǔn)地測出水廠沉淀池排泥水的含固率，應(yīng)選用性質(zhì)穩(wěn)定的容器進(jìn)行含固率檢測的烘干操作，并選取精密度更好的實(shí)驗(yàn)方法。在此前提下，謹(jǐn)慎減少水樣的數(shù)量，因?yàn)閿?shù)量過小易增加實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差，降低數(shù)據(jù)的可信性。由于不同水廠的排泥水性質(zhì)有所不同，應(yīng)結(jié)合各水廠的原水情況、生產(chǎn)情況和實(shí)驗(yàn)條件綜合對(duì)取樣數(shù)量做出相應(yīng)選擇。