水中懸浮固形物的檢測(cè)方法及具體流程
內(nèi)容大綱
水里的雜質(zhì)除了懸浮固形物還有哪些?
什么是懸浮固形物?相關(guān)的規(guī)范有哪些?
懸浮固形物和濁度的差異
懸浮固形物檢測(cè)方法
懸浮固形物檢測(cè)流程－以niea w210.58a為例
各國(guó)規(guī)范之濾膜孔徑
水里的雜質(zhì)除了懸浮固形物還有哪些?
天然水體中均含有固形物 (solid material)，依其性質(zhì)不同又可分為總固形物/總固體(total solids, ts)、總懸浮固形物/總懸浮固體(total suspended solids, tss) 及總?cè)芙夤绦挝?總?cè)芙夤腆w(total dissolved solids, tds)。
總固體是指將水樣蒸發(fā)后，經(jīng)干燥的殘留物質(zhì)?？偣腆w物又可分成兩部分，水樣過濾后，留存于過濾設(shè)備上、經(jīng)干燥后所得之部份稱為總懸浮固形物；而其濾液經(jīng)干燥所得之部份，則稱為總?cè)芙夤腆w。
什么是懸浮固形物?相關(guān)的規(guī)范有哪些?
懸浮固形物一般是指水中因攪動(dòng)或流動(dòng)而呈現(xiàn)懸浮狀態(tài)的有機(jī)或無(wú)機(jī)性顆粒。當(dāng)水體中的懸浮固形物含量多時(shí)，會(huì)使得光無(wú)法穿透水體、水體透明度下降、濁度上升，降低藻類光合作用，導(dǎo)致水體缺氧，造成水生生物的活動(dòng)量下降。而工業(yè)廢水因量多、污染物多、成份復(fù)雜、不易進(jìn)行凈化，為天然水體的主要污染源之一，其懸浮物質(zhì)含量高可達(dá) 30000 mg/l。因此，總懸浮固形物為水質(zhì)分析的重要檢測(cè)項(xiàng)目，可做為水體受污染的指標(biāo)，用以判斷其受污染的程度。在放流水標(biāo)準(zhǔn)－環(huán)署水字第 1080028628 號(hào)中，詳細(xì)訂定各事業(yè)放流水 (effluent) 之懸浮固形物的含量上限。
產(chǎn)業(yè) 上限 (mg/l)
晶圓制造及半導(dǎo)體制造業(yè)、石油化學(xué)業(yè)、化工業(yè)、發(fā)電廠 30
海水淡化廠 50
藥品制造業(yè) 30
醫(yī)院、醫(yī)事機(jī)構(gòu) 30
農(nóng)藥、環(huán)境衛(wèi)生用 30
環(huán)境檢驗(yàn)測(cè)定機(jī)構(gòu) 30
實(shí)驗(yàn)、檢(化)驗(yàn)、研究室 50
食品制造業(yè)、制糖業(yè) 30
醱酵業(yè) 50
肉品市場(chǎng)、屠宰業(yè) 80
魚市場(chǎng)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè) 30
畜牧業(yè) 150
公共污水下水道系統(tǒng) 30 (流量大于 250 立方公尺/日)
50 (流量 250 立方公尺/日以下)
懸浮固形物和濁度的差異
濁度 (turbidity) 表示光入射水體時(shí)被散射的程度，可透過觀察水體透明或澄清的程度判斷；濁度來(lái)源包含懸浮固體、粒子、細(xì)微有機(jī)物、藻類、浮游生物或微生物等。水體透明度低，表示濁度高，會(huì)影響水生植物的光合作用及水生生物生長(zhǎng)與活動(dòng)。進(jìn)行凈水處理時(shí)，水體濁度高則會(huì)干擾消毒作用。濁度可以濁度計(jì)測(cè)定，其系利用光散射原理進(jìn)行量測(cè)，單位為標(biāo)準(zhǔn)濁度單位 (nephelometric turbidity unit, ntu)。
濁度及總懸浮固形物皆是量測(cè)水體的透明度，然而兩者測(cè)量方法實(shí)際上存在些許差異。濁度通常以便攜式裝置直接于現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行量測(cè)，可立即取得數(shù)據(jù)。而總懸浮固形物則是于實(shí)驗(yàn)室中，以過濾及干燥等實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行分析，得知水體中懸浮固形的含量。因此，濁度是量測(cè)水體的光散射度；總懸浮固形物則是定量水體中的懸浮固形物等微小顆粒 (particle)。而影響濁度及總懸浮固形物的顆粒也不盡相同，如下圖所示：
懸浮固形物檢測(cè)方法
大多數(shù)水中懸浮固形物的檢測(cè)方法是利用重量法 (gravimetric) 進(jìn)行分析，以玻璃纖維濾膜 (glass-fiber filter) 或纖維素酯濾膜 (cellulose ester membrane) 過濾水樣后，收集沉淀物以天平秤重定量。
我國(guó)行政院環(huán)保署針對(duì)水中懸浮固形物公告之檢測(cè)方法有：
·水中總?cè)芙夤腆w及懸浮固體檢測(cè)方法－103～105℃干燥 (niea w210.58a)
·水中懸浮固體檢測(cè)方法－自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)施法 (niea w211.51c)
一般檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室多以niea w210.58a為主，因其成本便宜且操作簡(jiǎn)易，僅需利用真空過濾設(shè)備、烘箱及天平，即可進(jìn)行檢測(cè)。
而自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)施法則多以懸浮固體分析儀 (suspended solids analyzer) 進(jìn)行分析，多應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)界，如工業(yè)用水、農(nóng)漁牧業(yè)、石化業(yè)等。
懸浮固形物檢測(cè)流程－以niea w210.58a為例
·本方法適用樣品：飲用水、飲用水水源、地面水體、地下水、放水、廢 (污) 水及海域等水樣。
·本方法限制所取樣品中固體之含量為 2.5~200 mg，且過濾時(shí)間應(yīng)不超過 10 分鐘。
1.采樣：須使用抗酸性之玻璃瓶或塑膠瓶，以免懸浮固體吸附于器壁上，分析前均應(yīng)保存于 4±2℃ 之暗處，以避免固體被微生物分解，且分析時(shí)應(yīng)將樣品回復(fù)至室溫再行取樣。
2.前置作業(yè)-濾膜處理：將玻璃纖維濾膜 (glass-fiber filter) 放置于過濾漏斗 中，以試劑水沖洗后，重復(fù)烘干 (103~105 ℃)、冷卻、干燥、稱重之步驟，直至前后次之重量差在 0.5 mg 范圍內(nèi)，即為濾膜重。
3.將濾膜放置于過濾漏斗上，加入少量試劑水，以真空幫浦抽吸，將濾膜定位。
4.真空幫浦持續(xù)開啟狀態(tài)下，將充分混合、取定量之水樣注入過濾漏斗中，使水樣通過濾膜，進(jìn)行過濾。
5.以試劑水沖洗濾膜 3 次。過濾完成后，繼續(xù)抽氣 3 分鐘。
6.關(guān)閉真空幫浦，將濾膜取下后放置圓盤 (鋁或不銹鋼材質(zhì)) 中，以 103~105 ℃ 烘干至少 1 小時(shí)。
7.將含有濾膜的圓盤移入干燥器中冷卻后稱重。
8.重復(fù)烘干 (103~105 ℃)、冷卻、干燥、稱重之步驟，直至前后次之重量差在 0.5 mg 范圍內(nèi)，即為水中懸浮固形物及濾膜重。
9.水中懸浮固形物依下列公式計(jì)算：
各國(guó)規(guī)范之濾膜孔徑
國(guó)家 方法 玻璃纖維濾膜 濾膜孔徑 (pore size)
美國(guó) sm 2540 d pall a/b type 1 um
epa 160.2 millipore ap-40 0.7 um
reeves angel 934-ah
(whatman grade 934 ah) 1.5 um
gelman type a/e
(現(xiàn)為 pall type a/e) 1 um
中國(guó)臺(tái)灣 niea w210.58a whatman grade 934 ah 1.5 um
pall type a/e 1 um
millipore type ap-40 0.7 um
e-d scientific specialties grade 161 1.1 um
中國(guó) gb 11901-89 cn-ca膜 0.45 um
據(jù)analytical methods (2018)中研究指出，以有效濾膜孔徑范圍 0.4~3 um 的玻璃纖維濾膜或纖維素酯濾膜過濾水樣，所得總懸浮固形物之含量分析結(jié)果并無(wú)明顯差異，即不同濾膜孔徑及過濾器形式對(duì)測(cè)定結(jié)果沒有顯著影響。
選用濾膜時(shí)，可依水樣本身的物理性質(zhì)、固體粒子粒徑大小及總量挑選合適的孔徑。建議若水體清澈或濁度低時(shí)，可選用孔徑較小的濾膜；若水體濁度高或含有沉積物、淤泥、黏土等物質(zhì)時(shí)，則可以較大孔徑濾膜過濾，避免濾膜堵塞，使得水樣不易過濾。
參考資料：
– 工業(yè)循環(huán)冷卻水中懸浮固體的測(cè)定 (gb/t 23838-2009)
-水中總?cè)芙夤腆w及懸浮固體檢測(cè)方法-103～105℃干燥 (niea w210.58a)
-水質(zhì)懸浮物的測(cè)定重量法 (gb 11901-89)
–放流水標(biāo)準(zhǔn) (環(huán)署水字第 1080028628 號(hào))
–行政院環(huán)境保護(hù)署-全國(guó)環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)信息網(wǎng)
–輔英科技大學(xué)，環(huán)境工程與科學(xué)系，總懸浮固體及揮發(fā)性懸浮固體檢測(cè)方法
–40 cfr part 133 — secondary treatment regulation, us epa
–chapter 5. technology-based effluent limitations, npdes permit writers’ manual, 2010
-metcalf and eddy, wastewater engineering-treatment, disposal, and reuse. mcgraw-hill, inc., 1991
-method 160.2 – residue, non-filterable (gravimetric, dried at 103-105°c), us epa
-reverse osmosis, chapter 8 – ro membrane fouling, 2019
–standard test methods for filterable matter (total dissolved solids) and nonfilterable matter (total suspended solids) in water, d5907-18, american society for testing and materials, 2018
– total suspended solids dried at 103-105oc and total volatile suspended solids dried at 500°c, sm 2540 d
–what is the difference between turbidity and tss? westlab, 2018
–the effect of filter type and porosity on total suspended sediment determinations, analytical methods, issue 46, 2018
–what filter size are you using for total suspended solids analysis?, researchgate
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關(guān)鍵詞：過濾設(shè)備 海水淡化 濁度計(jì)