调试运管 聊聊：污水厂大宗药剂采购的质量控制

越来越多的污水厂在除磷脱氮工艺上大量的采用药剂来弥补生物工艺的不足，通过化学药剂的不同作用，可以灵活调整生物脱氮除磷中的缺陷，因此污水厂的运行已经开始大面积的依赖化学药剂在水处理中的使用。我们暂且不说化学药剂的大量使用造成深刻的环境影响问题，先就污水厂现阶段需要必须面对的一个问题，这些化学药剂使用量都比较巨大，采购都以吨来计算，在这种情况下，污水厂该如何保证这些大宗采购的药剂质量，达到工艺运行的控制目的？
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& ^" ~4 i4 I$ {污水厂大宗采购化学药剂，主要集中在几种药剂上：1、化学除磷药剂。2、快速碳源。3、消毒剂。4、污泥脱水聚合药剂。这四类药剂是一些污水进水比例不合适，工艺环境较差，甚至是运行人员管理、技术能力较差的污水厂日常运行中需要长期大量投加的。但是在投加过程中，很多污水厂发现同一类型的药剂不同厂家，不同批次，不同工艺条件都会呈现不同的工艺效果，使污水厂工艺人员极为头疼，依赖化学药剂的场合出现问题，当然第一时间就会想到化学药剂的质量问题。
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4 \. V( @8 e2 u  U& W从工艺运行的角度来说，化学药剂只是辅助生物处理的，化学药剂的发挥和生物处理工艺有着很密切的关系，生物处理越好，化学药剂的使用效果和使用量都会明显变好变少。这个在污泥脱水系统里会比较直接的反映出来，冬季污泥沉降性能较差的时候，污泥脱水过程中使用的聚丙烯酰胺的量就比较大，但是大量的药剂有时候还是不能达到夏天沉降性能较好期间的脱水效果。
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现在在一些污水厂采取的季节性工艺污泥置换，不同季节通过不同的污泥适应季节下的不同温度，会改善这种情况。所以工艺运行对化学药剂的使用是有很大的影响的，这也是很多药剂厂家的通常的说辞，就是药剂没什么问题，是你工艺的问题。关于工艺和药剂使用之间的关联问题，公众号今后会专门进行详细的讨论，今天不展开讨论，今天所有的讨论都假设现场工艺条件稳定，药剂改变前后的工艺一致的情况来展开。
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* q, Z' m+ z) w9 x) G面对厂家的说辞 ，污水厂有时确实很无奈，当然这与污水厂本身的技术能力，管理水平有关系，但是这时候的污水厂更需要的就是怎么判断化学药剂的质量等级没有下降，首先要排除花钱购买的药品质量没有问题。但是很多污水厂面对大量的药剂找不到合理的药品质量检验方法，只能凭借药剂投加后，现场效果来判断，这样的方式费时费力，关键是直到影响了出水水质，才会发现药剂是否存在问题，做出的判断往往为时已晚。
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: r' g1 h. G6 \& m% u) Q$ O9 [; `: D这样的情况下，污水厂就必须把大宗采购的化学药剂的检验检测提前，在进厂后就要进行检测，通过标准的抽样和检测程序，完成药品质量的判定，排出药品本身的质量问题，把更多的精力放在工艺运行的管理上来。对化学药剂的检测超过了污水厂化验室的检验范围，污水厂化验室拿上药剂往往不知道该如何进行检测，只能做一些实验室小试来完成检测，这样的检测方法不准确，不能作为标准来判断药剂的质量。那么污水厂怎么来做出对药品质量的标准判断呢？

首先先从管理制度上建立健全所有大宗采购药剂的质量管理体系。制定严密的质量管控制度，是对大宗采购药剂商品的质量的制度约束，大宗药剂采购涉及的金额巨大，可操作利益较多，需要从药剂采购流程环节上进行严格控制，杜绝管理漏洞和管理盲区，使大宗药剂的采购全程受控，这样可以大幅度减少药剂的质量问题。管理中制度先行是每个污水厂进行管理目标实现的必经之路，所以在管理制度上，要进行大宗药剂采购的质量管理体系的建设。
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在建设完成质量管理系统以后，还是要落实到如何进行药剂质量检测上，这两期的公众号将围绕各种药剂的质量检测来进行讨论。污水厂大宗采购的化学药剂分为四类，下面要逐一进行质量检测的讨论。
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# e, H& J; A" A/ g* P* ~（1）    化学除磷药剂。

化学除磷药剂从反应机理上来说，有钙、铁、铝三种化学盐类和水中的磷酸根进行反应，在污水厂的实际应用中钙盐的大量投加是比较少的，主要以铁盐和铝盐的投加为主，因此下面的讨论主要以铁盐和铝盐的化学检测为主。
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% o1 W/ Z/ p. I$ i; W药剂的检测需要检测其有效成分，首先我们来看聚合氯化铝，也就是污水厂较常使用的PAC，在除磷工艺中，铝盐的主要作用有效成分是以Al2O3计量的，因此在化验室对铝盐的化验就是检测Al2O3的含量，如何标准的检测这个含量，就要用到一个标准《水处理剂 聚氯化铝》GB/T 22627-2008，这是我国质量监督检验总局制定的污水处理剂聚氯化铝的国家标准，在这个标准中，对Al2O3的含量检测做了说明，使用氯化锌标准溶液滴定法（仲裁法）或者硫酸铜标准溶液滴定法进行检测，两种反应基本都是以滴定显色的方法进行，不需要特别的化验设备，化验难度类似于化学法检测COD，一般的污水厂化验室都可以进行，因此如果厂内采用的是铝盐进行除磷的，可以把这个标准找到，安排化验室进行药品配置和日常检测。
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除磷药剂还有就是铁盐，铁盐中的比较常用的有氯化铁和聚合硫酸铁，这两种的铁盐检测在国家标准中也是有明确的规定的，首先看工业氯化铁的国标《工业氯化铁》GB/T1621-2008，标准中对氯化铁的含量的检测进行了说明。而聚合硫酸铁的含量也有相关国家标准GB/T 14591-2016《水处理剂 聚合硫酸铁》。这两个标准中对氯化铁和铁离子含量的化验都进行了说明，化验方法也主要是过量反应回滴显色的实验方法，方法难度与COD检测类似，污水厂使用铁盐除磷的，需要确定使用的除磷剂的具体成分，然后根据具体成分在实验室来确定化验方法。
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现在也有很多药剂厂商以复合除磷剂的说法来进行推销药剂，从原理上来说，复合药剂主要起作用的依然是铝盐和铁盐，可以使用上述的标准方法分别检测样品中的铁盐和铝盐的含量，来判定药品的质量。
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3 d* P! ]/ D; i当具有标准的检测方法以后，质量检测就不再是无目的的检测了，在标准的支撑下，每一批采购进厂的除磷药剂的有效成分都可以进行检测，并作为药品有效含量的记录，通过不同批次，不同样品的对比，污水厂就能够判断出药品的质量是否发生了变化，也就能控制好药品的使用和管理了。
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（2）碳源
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1 z$ W: H' _$ `. d3 T! C8 d3 Y污水厂针对脱氮过程中，水中碳氮比不合适的情况下，反硝化过程需要补充快速碳源来使反硝化所需的碳源。反硝化所需的碳源受到反硝化菌种对碳源的利用能力的限制，一般采用的都是快速易吸收分解的碳源，对碳源的分子结构要求比较简单，常用的药剂主要有乙酸钠，葡萄糖这两种，还有一些污水厂有便利条件的可以采用甲醇，乙酸，果糖等，还有就是采用一些将乙酸钠，葡萄糖，果糖等混合起来的复合碳源，这就是市场上常见的碳源种类。

+ ^: Q3 U, p5 A- p- D. l这些碳源最终的作用是为了反硝化菌在进行硝碳氮转化为氮气的过程中进行的碳源补充，因此我们对这些不同种类的碳源的质量监督也是以其所含碳源的多少为主要的检测手段。碳源本身也是有机物，污水厂对进水中的有机污染物的检测手段就是最常使用的COD化验手段，因此可以使用COD的检测，来对采购的碳源的有效成分进行检测。有条件的污水厂可以检测下BOD，但是BOD受到药品中干扰因素比较多，比如PH值等，测得不是很准确，因此建议还是以COD为准。
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销售的碳源一般分为固体和液体两种，对固体样品的COD化验一般可以随机抽取１～５ｇ的样品，配置成１升溶液，对溶液进行检测。测出相应的COD值，要注意化验数据一般都是mg/L的数量级，在实际采样中１ｍｇ是比较难于取到的，所以一般取１～５ｇ配置１Ｌ溶液里，所以后续的计算要注意数量级从ｇ换算到ｍｇ。化验出来的就是采购碳源的COD值了，固体样品要注意容易受潮吸收水分，在检测前要进行烘干处理，这样检测的数值才是药品的实际的COD含量。

; ~9 e  I+ T1 g: K液体的药品一般配置浓度都比较高，如果以100% 纯度的１L的食用葡萄糖溶液计算，１L溶液近似的认为是１Ｋｇ药品，葡萄糖的COD比例近似为１：１的COD含量，也就是含有1Kg的COD，也就是1Kg/L的COD含量，换成常用的mg/L的单位，也就是1000000mg/L的含量，也就是100万mg/L的含量。这也就是很多市面上的碳源药品经常喜欢用自己的含量是几十万的说法的含义。所以大家在实际的检测中，对COD的检测也要注意使用药品的含量问题，如果厂家销售的产品是液体产品，并且声称是50万含量的碳源，也就是说每升药品里含有50万mg/L的COD，也就是500mg/ml的含量，那么化验室进行取样时，要随机抽取1~5ml的药品配置成１L的溶液进行检测，也就是500～2500mg／L的检测值，化验室要根据这么高浓度的COD进行合理的药品配置，采用高浓度的滴定药品进行调整，以便得出准确的数值。

& h2 F7 c1 Z/ }( W相应的国标主要有食用葡萄糖的标准《食用葡萄糖》GB/T２０８８０－２０１８，可以查看下。总体来说，无论碳源采用那种化学药品，污水厂最终使用的都是它在反硝化反应中有效的有机物成分，因此通过简单的COD检测是污水厂对碳源药剂的有效的质量检测手段。
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（3）次氯酸钠

, w, s6 M! m& |2 C在国内外疫情爆发对污水厂出水水质消毒的严格要求下，投加次氯酸钠是污水厂较常采用的消毒药品，其他的消毒方式还有二氧化氯消毒，紫外线消毒等。由于次氯酸钠存储危险度低，原料容易采购，因此污水厂使用次氯酸钠作为消毒方式的较多，本文以消毒剂次氯酸钠的检测为主要的讨论内容。次氯酸钠的国家标准有《次氯酸钠》GB19106-2013，可以作为日常监测的标准方法。

  G0 T, S- g/ H. P7 v次氯酸钠作为消毒剂，主要是利用其中的有效氯对微生物进行消杀的作用，在消毒计算中，也是通过有效氯的含量来进行药剂投加量控制，因此对消毒剂的有效氯的检测也就是污水厂需要对药剂产品的质量控制的检测方式。在次氯酸钠的标准GB19106-2013中对次氯酸钠的有效氯进行了化验方法的说明，主要通过次氯酸根和碘化钾反应，然后通过淀粉和析出的碘反应，通过硫代硫酸钠中和滴定的蓝色消失的方法。主要化验手段也是和COD的中和滴定方法一致，难度和COD一样，因此在一般的污水厂化验室都可以进行，只需要购置相应的化学药品就可以了。

9 N+ j" T8 ^4 i. c次氯酸钠的工业品有效氯的含量在10%左右，高于市面上出售的84消毒液的有效氯的含量，因此在进行化验取样时，要注意穿戴工作防护服，避免溅到身上，衣服上。

5 d# R& ]# }/ V- s（4）PAM，聚丙烯酰胺

5 ]  i: I4 P! B5 J7 [! c7 ^- Y$ d' `聚丙烯酰胺作为污水厂污泥脱水的絮凝剂，在各个污水厂都有大量使用，由于市场巨大，药剂生产厂商也非常多，药剂的质量也是难以控制。特别是PAM属于高分子有机化合物，实验室检测难度较大，一些项目需要购置特殊的实验器材，各个污水厂可根据自己的实际的生产需要和技术配置能力，合理选择是否需要进行相应的实验室器材的配置。

& Y) D5 y$ o# Z7 |* x9 f首先来看PAM的两个国家标准，分别是GB/T 31246-2014：《阳离子聚丙烯酰胺的技术条件和实验方法》，GB/T17514-2017《阴离子聚丙烯酰胺和非离子型聚丙烯酰胺》。聚丙烯酰胺根据溶解后在水中的离子电性，分为阳离子和阴离子。注意在污水厂的运行中，活性污泥一般带负电荷，活性污泥的脱泥一般使用阳离子，化学污泥一般使用金属盐类进行混凝沉淀，因此产生的化学污泥采用阴离子的聚丙烯酰胺。
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在这两个标准中对聚丙烯酰胺的几项指标都进行了分析方法的详细描述，对相对分子量，阳（阴）离子度，丙烯酰胺单体含量，溶解时间，水不溶物，硫酸盐，氯化物这些项目的化验方法和步骤都进行了规范和说明。各个污水厂可以根据自身对PAM质量的管控要求，从这两个标准中挑选一些项目进行化验。一般的污水厂可以单独检测一下硫酸盐和氯化物，这两个化学盐类指标，这是由于很多PAM制药厂商经常使用工业盐掺入PAM中，使PAM的质量下降，同时硫酸盐和氯化物的检测相对简单，一般的污水厂的化验室都能开展，因此检测工业盐是比较容易发现PAM药品的质量的一种简单方法。
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) F% }  p' [6 E4 Q7 \. O- w（上图是一个乌氏黏度计的结构图，是检测PAM分子量的设备）

还要建议大家做一下溶解时间，有些污水厂的PAM药效发挥不好，与溶解时间的不足有一定关系，在实际运行中，可以通过化验室的溶解时间检测，测定药品的准确溶解时间，在生产中进行化药时间的控制，是更好的发挥药效的方法。

0 m& Y$ m3 ~- p5 N  d+ v; S; K在一些条件缺乏的污水厂，对PAM的检测可以在污泥性质尽量保持一致的情况下，通过定量投加的烧杯实验来进行检测，通过搅拌，倾倒上清液，最后将絮凝泥团取出后用力挤压，检查其聚合程度，也是一种较为粗糙的检测手法，是一些药品推销商现场实验的方法。

PAM的检测相对较难，对于一个污水厂可能需要具备多种设备才能进行，并且检测使用的机会不多，一般一次采购半年或一年的，这样可能就导致很多设备基本很少用到，形成沉没成本。因此如果是区域污水厂集团的管理，可以在集团层面进行采购，对集团的各个污水厂进行药品采购的质量管理是比较合适的方式。
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以上就是污水厂进行大宗采购的四种化学药品的质量管控的技术手段，当然对于这种大成本的支出项目，仅仅依靠技术监管是肯定不够的，需要进行药品的全流程的管理，要在污水厂的管理体系中，增加大宗药品采购的管理项目，通过规范化的管理，来实现药品采购，检测，使用的全流程管控，从而有效的降低污水厂的生产成本的支出。

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