諶靚靚 李凡露 李海輝 謝紹榮 李海燕

(江西省核工業(yè)地質(zhì)局測試研究中心，江西 南昌 330002)

近年來，隨著我國城鎮(zhèn)化水平的不斷提升，市政服務(wù)設(shè)施的不斷完善，城鎮(zhèn)污水處理廠污泥產(chǎn)量逐年增加，有文獻預(yù)計2020年污泥年產(chǎn)量將突破6000萬噸[1]。污泥是指污水處理后的附屬品，含有大量的水分、豐富的有機物以及氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素[2]，同時污泥中還有許多植物所必須的微量元素，可以緩慢釋放，具有長效性，其資源化利用是污泥處置未來發(fā)展的主要趨勢。經(jīng)過堆肥穩(wěn)定化的污泥，含有大量的腐殖質(zhì)，植物生長發(fā)育的必要元素，能夠有效改善土壤結(jié)構(gòu)，使土壤疏松透氣[3]。氮作為污泥堆肥的一個重要參考指標，準確測定其含量具有重要意義。目前，研究測定污泥總氮方法主要為堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法[4-6]，但此法檢出限較高、測量干擾多、實驗操作復(fù)雜、消解可能不完全，且稱樣量小(不具代表性)，基于這些因素，建立一種靈敏、準確、高效的檢測方法顯得尤為重要。

全自動凱氏定氮儀是近年來用于測定氨氮、 蛋白質(zhì)的一種新的自動分析測試設(shè)備[7]，其依據(jù)凱氏定氮原理設(shè)計，將蒸餾、富集、滴定、結(jié)果顯示等步驟一機完成，采用智能化程序控制，高精度顏色傳感器判斷終點，自動快速完成氮含量的測定，被廣泛應(yīng)用于測定土壤全氮[8]、陽離子交換量[9]、肥料中總氮[7]等樣品，具有靈敏度高、分析速度快、操作簡單等優(yōu)點。本文采用全自動凱氏定氮儀測氮原理，建立了一種新的測定污泥總氮的方法，增加稱樣量，提高了測量結(jié)果的準確度；簡化操作步驟，減少了人員操作誤差；實驗證明該方法檢出限、精密度和準確度均能較好滿足城鎮(zhèn)污水處理廠污泥總氮的測定。

2 實驗

2.1 實驗儀器與試劑

K1160全自動凱氏定氮儀(山東海能)；SH220F石墨消解儀(山東海能)；AL204電子天平(梅特勒-托利多)；濃硫酸(分析純，西隴科學股份有限公司)；定氮催化片(一片4g，3.6gK2SO4+0.4gCuSO4·5H2O)；氫氧化鈉溶液(400g/L)；硼酸指示劑溶液(20g/L)；混合指示劑溶液(甲基紅：溴甲酚綠溶液=1：5)；鹽酸標準滴定溶液(優(yōu)級純，0.05 mol/L)；硫酸銨(優(yōu)級純，西隴科學股份有限公司)；實驗用水(無氨水)。

2.2 采樣及制樣

采用系統(tǒng)采樣法采集代表性3個污水處理廠污泥樣品，每個重量不小于1kg，采集后的樣品自然風干后，經(jīng)研磨縮分過100目篩，用聚乙烯塑料瓶封裝待測。

2.3 實驗方法

稱取過100目篩后的污泥樣品1g(精確至0.0001g)左右于儀器配套的消化管中，加入1片定氮催化片，加入10ml左右濃硫酸，搖勻后放入石墨消解儀消解。選用程序升溫，先升溫至220℃保持20min[8]，后升溫至380℃，待樣品溶液消解完全，顏色變?yōu)樗{綠色或灰白色，取下冷卻后，小心加入20ml左右無氨水，混勻，待測。不稱取樣品，隨同樣品處理步驟，做三個空白實驗。將消化管放入全自動凱氏定氮儀中進行蒸餾測定，工作參數(shù)見表2-1。全自動凱氏定氮儀將自動滴定收集在硼酸吸收液中蒸餾釋放出的氨氣，記錄消耗標準滴定酸的體積，并自動計算樣品中氮的含量。

表2-1 全自動凱氏定氮儀工作參數(shù)

3 結(jié)果與分析

3.1 方法檢出限

按照樣品分析的全部步驟，平行測定7個空白樣品。根據(jù) HJ 168-2010[10]的有關(guān)規(guī)定，空白試驗中有目標物質(zhì)檢出時，方法檢出限(MDL)計算按公式MDL=3.143×S來處理，S為7個空白樣品測量值的標準偏差。本次方法測定的方法檢出限見表3-1，結(jié)果為19mg/kg，低于傳統(tǒng)方法CJ/T 211-2005[4]中檢出限結(jié)果，適用于污泥總氮的測定。

表3-1 方法檢出限

3.2 方法精密度

為考察方法精密度，按照 HJ 168-2010[10]的有關(guān)規(guī)定，選取高、中、低3個不同總氮含量水平的污泥樣品，按全程序每個樣品平行測定6次，分別計算不同含量樣品的平均值、標準偏差、相對標準偏差(RSD)等各項參數(shù)，以RSD來表示方法精密度，分析結(jié)果見表3-2。從表3-2可知，RSD為1.90% ～ 2.60%，表明本方法精密度較好。

表3-2 方法精密度

3.3 方法準確度

選取污泥樣品1進行加標試驗驗證方法準確度，以加標回收率來表示方法準確度。在樣1 中分別加入一定量的總氮標準溶液，按全程序每個加標樣品平行測定6次，分別計算其加標回收率，結(jié)果見表3-3。由表3-3可知，加標回收率在91.8% ～ 97.7%范圍內(nèi)，方法準確度較好。

表3-3 方法準確度

3.4 結(jié)語

本文建立了一種新的快速測定城鎮(zhèn)污水處理廠污泥總氮的方法，采集了高、中、低含氮量不同水平的三個污泥樣品進行試驗，結(jié)果表明，該方法的檢出限為19mg/kg，精密度為1.90%-2.60%，加標回收率在91.8%-97.7%范圍內(nèi)，具有較好的精密度和準確度。我國是一個以農(nóng)業(yè)為主的發(fā)展中大國，隨著科學技術(shù)的進步，人們對資源循環(huán)利用和環(huán)保意識的提高，污泥農(nóng)用、污泥堆肥工藝將會越來越受到關(guān)注，快速有效的知道污泥中總氮的含量，將會為污泥的利用提供較為可靠的依據(jù)。