污水廠水質化驗室：儀器與試劑深度解析

污水處理廠作為城市生態環境的重要防線，其出水水質直接關系到受納水體的健康與公眾的飲用水安全。那么，如何確保處理后的水質符合國家排放標準呢？這正是污水廠水質化驗室的核心職責所在。化驗室通過對進水、過程水和出水進行精準檢測，為污水處理工藝的優化運行提供科學依據，確保污染物達標排放，有效保護水環境。依據《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）等國家標準，化驗室需對多項關鍵指標進行嚴格監控。

根據《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）及其后續修改單的規定，污水處理廠需要重點監測的水污染物控制項目涵蓋了物理、化學和生物三大類，主要包括：化學需氧量（COD）、生化需氧量（BOD5）、懸浮物（SS）、動植物油、石油類、陰離子表面活性劑、總氮（以N計）、氨氮（以N計）、總磷（以P計）、色度、pH值以及糞大腸菌群數。這些指標是評估污水處理效果和環境影響的關鍵參數，每項指標的檢測都需遵循特定的標準方法和嚴格的質量控制流程。

化學需氧量（COD）是衡量水體中有機物污染程度的重要綜合指標。其檢測通常采用重鉻酸鉀法，可分為快速消解-光度法或滴定法。為此，化驗室的儀器包括：用于提供恒定高溫環境以消解水樣的COD消解儀，以及用于比色測定消解后樣品吸光度的分光光度計（或專用COD測定儀）。若采用滴定法，則需配備恒溫水浴鍋和滴定裝置。在試劑方面，核心試劑有作為氧化劑的重鉻酸鉀標準溶液，用于催化的硫酸銀，掩蔽氯離子的硫酸汞，提供酸性環境的濃硫酸，以及滴定法中指示終點的鄰菲羅啉指示劑和反滴定劑硫酸亞鐵銨標準溶液。

生化需氧量（BOD5）反映了水體中可生物降解有機物的含量，是評價污水可生化性的關鍵指標。其標準檢測方法為稀釋與接種的五日培養法。因此，化驗室需配備能提供20±1℃恒溫培養環境并監測溶解氧變化的BOD測定儀（或BOD培養箱），以及用于精確測定培養前后水樣溶解氧濃度的溶解氧測定儀。此外，恒溫培養箱、洗瓶、量筒、移液管等也是重要的。所需試劑包括：經曝氣飽和溶解氧并添加營養鹽的稀釋水，提供微生物的接種液（通常取自活性污泥），用于校準和質量控制的葡萄糖-谷氨酸標準溶液，以及用于調節pH和提供微生物生長所需營養鹽的氫氧化鈉溶液、硫酸溶液、氯化鈣溶液、氯化鐵溶液、硫酸鎂溶液和磷酸鹽緩沖溶液。

懸浮物（SS）是指水中不溶于水且能被過濾介質截留的固體物質，其含量直接影響出水濁度。SS的檢測主要采用重量法，即過濾-烘干-稱重法。所需儀器相對簡單但至關重要：包括布氏漏斗、抽濾瓶和真空泵等組成的抽濾裝置，用于截留懸浮物的玻璃纖維濾膜，用于烘干濾膜和截留物的烘箱（或恒溫干燥箱），以及用于精確稱量濾膜和截留物質量的分析天平。為防止烘干后的濾膜吸濕，干燥器也是重要的。主要試劑為用于潤洗濾膜和稀釋樣品的蒸餾水或去離子水。

動植物油和石油類是污水中常見的有機污染物，對環境和設備均有不利影響。它們的檢測通常采用紅外分光光度法，石油類有時也可用紫外分光光度法。核心儀器是紅外測油儀，若檢測石油類，紫外分光光度計也是可選設備。分液漏斗是萃取過程中重要的工具。若采用重量法，則還需旋轉蒸發儀和分析天平。關鍵試劑為萃取劑，如四氯化碳或正己烷。為去除動植物油對石油類檢測的干擾，硅酸鎂吸附劑也常被使用。

總氮、氨氮和總磷是導致水體富營養化的主要污染物，其排放限值在國家標準中有著嚴格規定。總氮檢測常采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法，需要消解儀和紫外分光光度計，以及堿性過硫酸鉀和鹽酸等試劑。氨氮檢測可采用納氏試劑比色法或水楊酸分光光度法，主要儀器為分光光度計，試劑包括納氏試劑或水楊酸-次氯酸鹽試劑，以及酒石酸鉀鈉溶液和保護劑。總磷檢測則多采用鉬酸銨分光光度法（過硫酸鉀消解），同樣需要消解儀和分光光度計，試劑為過硫酸鉀、鉬酸銨溶液、抗壞血酸溶液和酒石酸銻鉀溶液。

色度、pH值和糞大腸菌群數是反映水質感官性狀、酸堿度和微生物污染程度的重要指標。色度檢測可采用稀釋倍數法或鉑鈷比色法，儀器包括色度計（或分光光度計）和比色管，試劑為鉑鈷標準溶液和蒸餾水。pH值檢測采用玻璃電極法，核心儀器是pH計和溫度計，試劑為pH標準緩沖溶液。糞大腸菌群數檢測則涉及微生物學方法，如多管發酵法或濾膜法，需要恒溫培養箱、高壓滅菌鍋、菌落計數器、濾膜過濾裝置等儀器，以及乳糖膽鹽發酵培養基、伊紅美藍培養基和無菌水等試劑。

除了針對特定檢測項目的專用儀器試劑外，一個功能完善的污水廠水質化驗室還需要配備一系列通用儀器設備和耗材，以支持日常實驗操作和確保數據準確性。通用儀器設備包括：提供實驗用水的純水/超純水設備、精確稱量試劑和樣品的分析天平、用于高溫處理的馬弗爐、加熱用的電爐/加熱板、確保操作安全的通風柜、用于固液分離的離心機、清洗玻璃器皿的超聲波清洗器、儲存試劑和樣品的冰箱/冷藏柜、干燥玻璃器皿的干燥箱、精確移取小體積液體的移液槍及槍頭，以及混合溶液的攪拌器。通用玻璃器皿與耗材則涵蓋了容量瓶、燒杯、試管等各類器皿，以及濾紙、pH試紙、個人防護用品等。

水質檢測結果的準確性和可靠性是化驗室工作的生命線。為此，除了配備先進的儀器設備和合格的試劑外，嚴格的質量控制與校準體系同樣重要。化驗室需要定期使用標準物質或標準樣品對儀器進行校準和方法驗證，確保其處于最佳工作狀態。日常檢測中，質控樣品的使用能夠有效監控檢測過程的穩定性。此外，各類校準溶液的正確配制和使用，也是保證數據準確性的重要環節。通過建立健全的質量管理體系，污水廠水質化驗室能夠持續提供精準、可靠的檢測數據，為污水處理廠的穩定運行和環境管理決策提供堅實保障。