城镇污水处理水质检验

技术概述

城镇污水处理水质检验是指对城镇污水处理厂进出水水质、处理过程中的关键环节水质以及排放口水质进行系统性检测分析的技术活动。随着我国城镇化进程的加快和环境保护要求的日益严格，城镇污水处理水质检验已成为保障水环境安全、评估污水处理效果的重要技术手段。该项检验工作依据国家相关标准和规范，通过科学、规范的检测方法，对水样中的各类污染物指标进行定量分析，为污水处理工艺优化、排放达标评估以及环境监管提供数据支撑。

城镇污水处理水质检验技术体系涵盖了物理指标、化学指标和生物指标三大类检测内容。物理指标主要包括水温、色度、嗅和味、悬浮物、浊度等；化学指标则包括pH值、溶解氧、化学需氧量、生化需氧量、氨氮、总氮、总磷、重金属等；生物指标主要包括粪大肠菌群等微生物指标。这些指标的检测需要依据国家标准方法或行业认可的方法进行，确保检测结果的准确性和可比性。

从技术发展历程来看，我国城镇污水处理水质检验技术经历了从手工分析到仪器分析、从单一指标到多指标联测、从离线检测到在线监测的发展过程。目前，水质检验技术已形成了完善的标准化体系，检测方法的灵敏度、准确度和精密度不断提升。同时，随着自动化技术和信息技术的发展，在线监测设备和实验室信息管理系统得到了广泛应用，大大提高了水质检验的工作效率和数据质量。

城镇污水处理水质检验对于保障水环境质量具有重要意义。一方面，通过检验可以及时发现污水处理过程中的问题，指导运营单位调整工艺参数，确保出水达标排放；另一方面，水质检验数据是环境执法和排污许可管理的重要依据，对于落实水污染防治行动计划、改善地表水环境质量发挥着关键作用。此外，水质检验还为污水处理设施的工程设计、技术改造和运行管理提供了科学依据。

检测样品

城镇污水处理水质检验涉及的样品类型多样，主要包括以下几个类别：

• 进水水样：指进入污水处理厂的原污水，通常来自城镇排水管网系统。进水水样反映了城镇生活污水和工业废水的混合特性，是评估污水处理负荷和设计处理工艺的重要依据。
• 各处理单元水样：包括格栅出水、沉砂池出水、初沉池出水、曝气池混合液、二沉池出水等。这些样品用于监测各处理单元的运行状态和处理效果，便于及时发现问题并进行工艺调整。
• 出水水样：指污水处理厂处理后的最终排放水，是检验污水处理效果的关键样品。出水水质必须符合相应的排放标准要求，是环境监管的重点。
• 污泥样品：包括剩余污泥、脱水污泥等。污泥样品的检测对于评估污泥性质、指导污泥处理处置具有重要意义。
• 再生水样品：对于实施污水再生利用的污水处理厂，还需要对再生水进行检测，确保其满足相应的回用标准。

在样品采集方面，需要遵循严格的规范要求。采样点的设置应具有代表性，能够真实反映水质状况；采样时间和频率应根据检测目的和水文特征合理确定；采样容器应选择合适的材质，避免对样品造成污染或目标组分的吸附损失；样品保存和运输过程应符合相关标准要求，确保样品在分析前不发生性质变化。对于在线监测系统，还需要定期进行比对监测，验证在线监测数据的准确性。

样品采集后应及时进行预处理，包括过滤、酸化、冷藏保存等措施，以保持样品中目标组分的稳定性。不同检测项目对样品保存条件的要求各不相同，检测人员应熟悉各项指标的保存要求，严格按照标准操作规程执行。同时，应做好采样记录，包括采样时间、地点、气象条件、样品外观特征等信息，为后续数据分析和质量保证提供依据。

检测项目

城镇污水处理水质检验的检测项目依据《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）及相关标准确定，可分为基本控制项目和选择性控制项目两大类。

基本控制项目是必须检测的指标，主要包括：

• 化学需氧量（CODcr）：反映水中有机物和部分无机还原性物质的总量，是衡量水体有机污染程度的重要指标。
• 生化需氧量（BOD5）：表示水中可生物降解有机物在微生物作用下分解消耗的氧量，反映有机物的生物降解性。
• 悬浮物（SS）：指水中不能通过过滤器的固体物质，影响水体的透明度和感官性状。
• 氨氮（NH3-N）：以游离氨和铵离子形式存在的氮，对水生生物有毒害作用，是水体富营养化的重要因素。
• 总氮（TN）：水中各种形态氮的总量，包括有机氮、氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮等。
• 总磷（TP）：水中各种形态磷的总量，是水体富营养化的关键限制因子。
• pH值：反映水体的酸碱程度，影响生物活性和化学反应进程。
• 动植物油：主要来源于餐饮废水和生活污水，会影响水体复氧和水生生物生存。
• 石油类：来源于工业废水和车辆清洗水等，对水体生态有危害。
• 阴离子表面活性剂：主要来源于洗涤剂，会影响水体表面张力和水生生物呼吸。
• 色度：反映水体的颜色深浅，影响感官性状。
• 粪大肠菌群：指示水体受病原微生物污染的程度，是卫生学评价的重要指标。

选择性控制项目则根据污水来源和排放环境要求确定，主要包括重金属类（如总汞、总镉、总铬、总砷、总铅、总镍、总铍、总银等）以及特定有机污染物。当污水处理厂接纳的工业废水比例较高时，还需要根据工业废水的特性增加特征污染物的检测项目。

对于一级A标准以上的高标准排放要求，检测项目的控制限值更为严格。此外，随着环保要求的提高和检测技术的发展，一些新型污染物如抗生素、内分泌干扰物等也逐渐被纳入检测范围。检测项目的设置应根据污水处理厂的性质、接纳废水特点和排放标准要求综合确定，既要满足环境监管需求，又要兼顾技术经济可行性。

检测方法

城镇污水处理水质检验的检测方法主要依据国家标准方法和环境保护行业标准方法，确保检测结果的性和可比性。以下介绍主要检测项目的常用方法：

化学需氧量（CODcr）的测定主要采用重铬酸盐法（HJ 828-2017），该方法适用于各种类型的废水，检出限为4mg/L。其原理是在强酸性溶液中，用重铬酸钾氧化水样中的还原性物质，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液回滴，根据消耗的重铬酸钾量计算COD值。快速消解分光光度法（HJ/T 399-2007）则是一种快速测定方法，适用于大批量样品的快速筛查。

生化需氧量（BOD5）的测定采用稀释与接种法（HJ 505-2009），该方法将水样稀释后接种微生物，在20℃恒温培养5天，测定培养前后溶解氧的差值。该方法操作周期长，对操作技术要求较高，需要严格控制稀释倍数和培养条件。

氨氮的测定方法包括纳氏试剂分光光度法（HJ 535-2009）、水杨酸分光光度法（HJ 536-2009）、气相分子吸收光谱法（HJ/T 195-2005）等。纳氏试剂法操作简便，但试剂有毒性；水杨酸法灵敏度更高，适用于低浓度样品；气相分子吸收光谱法抗干扰能力强，适用于复杂水样。

总氮的测定主要采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法（HJ 636-2012），该方法将水样中的各种形态氮转化为硝酸盐后测定。气相分子吸收光谱法（HJ/T 199-2005）也是一种可选方法。

总磷的测定采用钼酸铵分光光度法（GB 11893-89），通过过硫酸钾消解将各种形态磷转化为正磷酸盐，与钼酸铵反应生成磷钼杂多酸，被还原为磷钼蓝后测定吸光度。

悬浮物的测定采用重量法（GB 11901-89），通过过滤截留水中的悬浮物，烘干后称重计算。该方法操作简单，但受过滤材料、烘干温度和时间等因素影响。

pH值的测定采用玻璃电极法（GB 6920-86），使用pH计直接测量，是水质检验中最常用的现场测定项目之一。

粪大肠菌群的测定采用多管发酵法和滤膜法（HJ 347.2-2018），通过培养和计数评估水样中粪大肠菌群的数量。

重金属的测定方法包括原子吸收分光光度法、原子荧光法、电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）等。这些方法具有灵敏度高、准确度好、可多元素同时测定等优点。

在实际检测过程中，应根据样品特性、检测目的和设备条件选择合适的检测方法。同时，需建立完善的质量保证体系，包括空白试验、平行样分析、加标回收、标准物质验证等质控措施，确保检测数据的准确可靠。

检测仪器

城镇污水处理水质检验需要配备多种检测仪器设备，以满足不同检测项目的需求。以下是主要检测仪器的介绍：

• 紫外-可见分光光度计：是水质检验中最常用的仪器之一，用于测定COD、氨氮、总氮、总磷、六价铬等多种指标。该仪器基于朗伯-比尔定律，通过测定溶液对特定波长光的吸收程度进行定量分析。
• 原子吸收分光光度计：用于测定金属元素，包括火焰原子吸收和石墨炉原子吸收两种模式。火焰法适用于较高浓度样品，石墨炉法则具有更高的灵敏度，适用于痕量金属的测定。
• 原子荧光光谱仪：主要用于测定砷、硒、汞等易形成氢化物的元素，具有灵敏度高、干扰少的优点。
• 电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）：可同时测定多种金属元素，分析速度快、线性范围宽，适用于大批量样品的多元素分析。
• 电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）：具有极高的灵敏度和极低的检出限，可测定超痕量金属元素和同位素比值。
• 总有机碳分析仪：通过燃烧氧化或紫外氧化法测定水样中的总有机碳含量，是评估水体有机污染的重要仪器。
• BOD培养箱：提供恒温培养环境，用于BOD5测定中的样品培养。
• 溶解氧测定仪：用于测定水样中的溶解氧浓度，包括膜电极法和光学法两种类型。
• pH计：用于测定水样的pH值，是水质检验的基本仪器。
• 电导率仪：用于测定水样的电导率，反映水中溶解性固体的总量。
• 浊度仪：用于测定水样的浊度，采用散射光法或透射光法原理。
• 恒温干燥箱：用于悬浮物测定中的烘干操作，以及玻璃器皿的干燥。
• 分析天平：准确称量试剂和样品，是实验室必备设备。
• 离心机：用于样品的固液分离和预处理。
• 微波消解仪：用于样品的快速消解处理，提高前处理效率。

除上述实验室分析仪器外，水质检验还需要配备采样设备、样品保存设备、通风设备、纯水制备设备等辅助设施。在线监测设备也在污水处理厂得到广泛应用，主要包括COD在线监测仪、氨氮在线监测仪、总磷总氮在线监测仪、pH在线监测仪、溶解氧在线监测仪等。这些在线设备可实现水质参数的连续自动监测，及时反映水质变化情况，为工艺调控提供实时数据支持。

仪器设备的管理是保证检测质量的重要环节。应建立仪器设备档案，制定操作规程和维护计划，定期进行检定/校准和期间核查，确保仪器设备处于良好的工作状态。同时，应配备技术人员负责仪器设备的操作和维护，提高仪器使用效率和使用寿命。

应用领域

城镇污水处理水质检验的应用领域广泛，涵盖环境保护、市政管理、工业生产等多个方面：

在城镇污水处理厂运营管理方面，水质检验是日常运行的核心工作。通过对进出水水质的定期检测，可以评估污水处理设施的运行效果，及时发现工艺问题并采取调整措施。各处理单元的水质检测数据可用于优化工艺参数，提高处理效率，降低运行能耗。出水水质检测是验证达标排放的直接依据，也是环保部门监督执法的重要数据来源。

在环境监管执法方面，水质检验数据是环境管理部门实施监督管理的技术支撑。各级生态环境部门依据水质检测结果对污水处理厂进行监管，评估其是否达到排放标准要求。对于超标排放行为，检验数据可作为行政处罚的依据。同时，水质检验数据也是排污许可管理、环境税收、生态补偿等制度实施的重要基础。

在流域水环境治理方面，城镇污水处理厂的排放对受纳水体水质有直接影响。通过水质检验可以评估污水处理厂对流域水环境的贡献，为流域综合治理提供依据。在实行总量控制的流域，水质检验数据是核算污染负荷的基础。

在污水再生利用方面，水质检验对于保障再生水安全至关重要。不同用途的再生水需要满足相应的水质标准，如城市杂用、景观环境用水、工业用水、地下水回灌等。通过严格的水质检验，确保再生水水质满足回用要求，促进水资源循环利用。

在污泥处理处置方面，污泥性质检测对于选择处理处置方式和评估环境影响具有指导意义。污泥含水率、有机质含量、重金属含量等指标的检测结果，决定着污泥是进行卫生填埋、焚烧、土地利用还是建材利用。

在工业废水预处理监管方面，许多城镇污水处理厂接纳部分工业废水。通过水质检验可以监控工业废水的预处理效果，防止有毒有害物质对污水处理系统造成冲击，保障处理设施安全稳定运行。

在科研和技术开发方面，水质检验数据是污水处理新技术、新工艺研发和评估的重要依据。通过对比分析不同技术条件下的处理效果，为技术优选和工程应用提供支撑。

在国际合作与交流方面，水质检验技术和数据标准的一致性对于国际环境合作具有重要意义。积极参与国际检测能力验证，提升检测技术水平，有助于促进国际水环境管理经验的交流与合作。

常见问题

在城镇污水处理水质检验工作中，经常会遇到一些技术和管理方面的问题，以下就常见问题进行解答：

问：水质检测样品的保存时间有什么要求？

答：不同检测项目对样品保存时间的要求不同。一般来说，水温、pH、溶解氧等项目需要现场测定或采样后立即测定；COD、BOD5样品应在24小时内分析；氨氮、总氮、总磷样品可保存24-48小时（酸化保存）；重金属样品在酸化条件下可保存较长时间。具体的保存条件应严格按照相关标准方法执行，确保样品分析结果的真实性。

问：BOD5测定结果偏低可能是什么原因？

答：BOD5测定结果偏低可能的原因包括：稀释倍数选择不当导致溶解氧消耗过低；接种微生物活性不足或数量不够；水样中含有抑制微生物生长的有毒物质；培养温度偏离20℃；培养期间密封不严导致氧气进入等。针对上述原因，应优化稀释倍数选择，使用活性良好的接种液，必要时进行微生物驯化，严格控制培养条件。

问：COD和 BOD5测定结果差异大是什么原因？

答：COD反映的是水中可被化学氧化的物质总量，而BOD5仅反映可被生物降解的有机物量。两者差异主要来源于：水中含有难生物降解的有机物；含有还原性无机物（如硫化物、亚铁离子等）会增加COD测定值；工业废水中可能含有有毒物质抑制微生物活性，导致BOD5偏低。B/C比值（BOD5/COD）可用于评价废水的可生化性，一般B/C大于0.3时认为具有较好的可生化性。

问：氨氮测定中如何消除干扰？

答：氨氮测定中的干扰主要来自余氯、钙镁等金属离子、色度浊度等。消除方法包括：余氯可加入硫代硫酸钠去除；金属离子干扰可通过预蒸馏消除；色度浊度可采用絮凝沉淀或蒸馏法去除；对复杂水样推荐使用蒸馏预处理。气相分子吸收光谱法抗干扰能力较强，适用于复杂水样的直接测定。

问：水质在线监测数据与实验室分析数据不一致怎么办？

答：在线监测数据与实验室数据不一致可能由多种原因造成，应从以下方面排查：在线仪器校准是否准确；在线监测采样点是否具有代表性；在线监测样品预处理是否合适；实验室分析方法是否与在线监测方法原理一致；是否存在样品保存和运输过程中的变化。建议定期开展比对监测，建立数据相关性分析，及时发现并解决问题。

问：如何保证水质检测数据的准确性？

答：保证检测数据准确性需要从多方面入手：一是严格按照标准方法操作，规范实验流程；二是实施全过程质量控制，包括空白试验、平行样分析、加标回收、标准物质验证等；三是保证仪器设备正常运转，定期维护保养和校准检定；四是提高检测人员技术水平，加强培训考核；五是改善实验室环境条件，确保满足检测要求；六是建立完善的质量管理体系，持续改进提高。

问：污水处理厂需要检测哪些重金属项目？

答：根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002），选择性控制项目包括总汞、总镉、总铬、总砷、总铅、总镍、总铍、总银等重金属。当污水处理厂接纳工业废水，且工业废水含有这些重金属时需要进行检测。具体检测项目应根据进水水质特点和排放标准要求确定，对于特征重金属污染物应重点关注。

问：总氮测定结果低于氨氮是什么原因？

答：正常情况下，总氮应大于或等于氨氮。如果出现总氮低于氨氮的情况，可能原因包括：消解不彻底导致有机氮和硝态氮未完全转化为硝酸盐；消解过程中氨的挥发损失；样品保存不当导致氮形态转化；测定误差等。应检查消解条件是否满足要求，优化消解时间和温度，同时加强样品保存和前处理过程的质量控制。