浅谈水质分析成果可靠性检查的几种常用方法

周 丹

河南省平顶山市自来水有限公司

浅谈水质分析成果可靠性检查的几种常用方法

周 丹

河南省平顶山市自来水有限公司

在使用水质分析结果时，应对水质分析数据的可靠性加以检验。根据经验，水质分析数据可通过阴阳离子的平衡关系;总溶解性固体;碳酸平衡关系;电导和总溶解性固体相关性;碱度;Na++K+的浓度关系来快速、便捷的加以检查判别。

水质分析成果；可靠性检查；方法

引言

饮用水的化学成分是饮用水与环境长期相互作用的产物。研究饮用水的化学成分，可以帮助我们回溯一个地区的水文地质历史，了解饮用水的起源与形成，对于生活生产供水及工农业生产有重要意义。我们在使用水质分析结果时，首先应对分析数据的可靠性加以检查，然后对已有的数据进行分析整理，对一些水文地球化学问题做出合理的解释，掌握一些简单的判断水质分析结果可靠性的方法很重要。

1 水质分析成果

选取河南平顶山市地质勘探中进行的抽水试验水文孔。钻探资料可知其岩性由各粒级砂岩、砂砾岩组成，以中～粗粒砂岩为主要含水层段。岩层厚度较大，平均厚度为88.3m，中～粗粒砂岩主要含水层段为69.88m，饮用水位高出顶板26.80m。在最后一个降深结束前采取全分析水样(5L)一个。

2 水质分析数据可靠性检查

2.1阴阳离子的平衡检查

宏观上讲，电解液的一个基本条件是电中性条件，即溶液中的正离子电荷总数等于负离子电荷总数。其数学表达式为：∑Zmc=∑Zma式中，mc和ma分别为阳离子和阴离子的摩尔浓度，Z为离子的电荷数，此式称为电中性方程。饮用水是一种复杂的电解溶液，所以也遵循电中性方程。饮用水中的电中性方程是以其常量组分的电中性形式表达的。在实际中常用此中性方程检查水质分析结果的误差，其表示式为：E=∑mc－∑ma∑mc+∑ma×100式中，E为相对误差(%)，mc及ma分别为阳离子及阴离子的毫克当量总数/升。如Na+和K+为实测值，E应该小于±5%;如Na++K+为计算值，E应为零值或者接近零值。∑mc－∑ma∑mc+∑ma×100=8.36－8.578.36+8.57×100=－1.24，小于±5%。根据阴阳离子的平衡检查，该水质分析成果可靠。

2.2总溶解性固体

总溶解性固体是指水中溶解组分的总量，包括溶于水中的离子、分子及络合物，但不包括悬浮物和溶解气体。通常以105℃～110℃下，水蒸干后留下的干涸残余物的重量来表示，其单位为mg/L，常记为“TDS”，这是英文缩写。其计算值的计算方法是溶解组分总和减去1/2的HCO3－，因为水样蒸干过程中，约有一半的(0.49)的HCO3－，变成CO2跑掉，其反应如下：2HCO3－→CO32－+H2O+CO2↑除HCO3－之外，硝酸、硼酸、有机物等也可能损失一部分，当pH低时，其损失量更大一些;与此相反，可能有结晶水(如石膏，CaSO4·2H2O)和部分吸着的水留在干涸残余物里。因此常出现TDS的实测值和计算值的微小差别。根据经验，两者的差值应符合下述要求：当TDS＜100mg/L时，相对误差应＜±10%;TDS=100～1000mg/L时，相对误差应＜±7%;当TDS＞1000mg/L时，相对误差应＜±5%。根据表2的水质分析成果，该水样的实测TDS=465.00，计算TDS=溶解组分总和－1/2HCO3－=溶解组分(K++Na++Ca2++Mg2++Fe3++NH4++NO3－+CO32－ +HCO3－ +SO42－ +Cl-)－ 1/2HCO3－ =642.15－181.82=460.33mg/L，相对误差=465.00－460.33465.00=0.01＜±7%，表明实测总溶解性固体数值可靠。

2.3碳酸平衡关系检查

碳酸平衡关系的检查，根据碳酸平衡理论，当pH＜8.34时，分析结果中不应出现CO32－，因为这样的pH条件下，测定CO32－的常规方法不能检测出微量的CO32－;同理，当pH＞8.34时，水分析结果不应出现H2CO3，如果水分析结果不符合上述情况，说明pH或CO32－和H2CO3的测定有问题。

2.4电导和总溶解性固体相关性检查

大量统计资料表，电导与总溶解性固体有较好的相关性。对于一般的饮用水来说，TDS和电导有如下的关系：①TDS=K×电导，K=0.55～0.75;当水中以HCO3－和CL－占优势时，K接近于0.55;当SO42－浓度较高时，K接近于0.75;②电导=100×(阴离子或者阳离子毫克当量总数/L)。对于TDS＞5000mg/L和TDS很低的水来说，TDS和电导的相关性差。对于同一含水系统的一系列水样来说，TDS和电导的关系可很好地建立起来，利用这种关系能对分析结果的准确性进行检查。根据表2的水质分析成果，该水样的总溶解性固体(TDS)=465.00mg/L，电导率=777.00(μs/cm)，水中以HCO3－和CL－占优势，K=TDS/电导=0.60，比较接近0.55;根据表2的水质分析成果，阴离子或者阳离子毫克当量总数=8.57或8.36，电导=100×(阴离子或者阳离子毫克当量总数/L)=857或836，比较接近实测电导777。根据电导和总溶解性固体相关性的检查，该水质分析成果可靠。

2.5碱度检查

碱度是表征水中和酸能力的指标。碱度主要取决于水中HCO3－、CO32－的含量。当然，水中的硼酸、磷酸、硅酸及OH－也具有中和酸的能力，它们也决定碱度的大小，但是，在一般饮用水中，上述含量甚微。一般饮用水的碱度取决于水中HCO3－和CO32－的含量，它可直接测定，也可通过计算求得。计算方法是HCO3－和CO32－毫克当量/升的总和乘以50，以CaCO3表示，其单位是mg/L，称碳酸盐碱度。根据表2的水质分析成果，HCO3－当量浓度为5.96mmol/L，CO32－当量浓度为0.54mmol/L，碱度计算值=(5.96+0.54)×50=325.00，碱度实测值=325.11，碱度计算值和实测值比较接近，根据碱度检查，该水质分析成果可靠。

2.6其他检测方法

通常还可通过以下检查方法：①在一般的饮用水中，Na+总是大于K+，若出现反常情况，其结果值得怀疑;②饮用水中Na+或Na++K+一般都不会出现零值，如出现此情况，可认为是分析的错误。

3 管网的合理布置

管网分区虽然节约了能量，却增加了基建投资和管理费用的复杂性，从前面分析可知并联分区和串联分区虽然分区的方式不同，其节能的效果却是相同的，但两种分区在管网造价和管理费用方面是不同的，并联分区增加了输水管的长度，串联分区增加了泵站，因此，在选择是否分区及分区的形式时，应根据地形、水源位置、用水量分布等具体条件出发，从系统的可靠性、工程造价、运行能耗等方面综合考虑，拟定若干方案，然后通过方案的技术经济比较后确定。

城市的地形对分区形式具有重要影响，当城市狭长发展时，宜采用并联分区的形式，其增加的输水管长度不多，两区的泵站可以集中管理；当城市垂直于等高线方向延伸时，串联分区更为适宜。

随着城市供水管网的更新、改造和扩建，管网中的压力分布不均问题日益突出，当输配水管线较长时，管网中产生较大的水头损失，为了维持管网末梢服务压力，势必要提高水厂的出场压力，造成管网前端服务压力过高，区域之间水压差过大，造成管网系统能量浪费严重，漏损增多，爆管频繁。对于这种情况，应考虑采取管网中途加压，于高、低压区间干管增建加压泵站，对管网水压进行局部提升，以便降低管网前段的运行压力。

在进行管网的合理布置时，采用统一供水还是分区分压供水，应充分考虑地形地质情况，对于远距离输配水的管网系统，在管网中可设加压泵站或高地水池，同时优选重力流输配水，这样才能达到节能的目的。

4 结语

通过阴阳离子的平衡检查，总溶解性固体，碳酸平衡关系检查，电导和总溶解性固体相关性检查，碱度检查和Na++K+的浓度关系，能够简便、快捷地帮助生产人员判断所利用的水质分析成果的准确性，从而提高工作质量和效率。

[1]钱嫦萍.中国南方城市河流污染治理共性技术集成与工程绩效评估[D].华东师范大学，2014.

[2]黄辉.基于不同目标的城市污水处理项目投资方案评价研究[D].重庆大学，2014.

[3]汤斌.紫外—可见光谱水质检测多参数测量系统的关键技术研究[D].重庆大学，2014.