左 航，楊 勇，賀 鵬，王曉慧

中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，國(guó)家環(huán)境保護(hù)環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100012

在污染源COD水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀比對(duì)監(jiān)測(cè)工作中，常存在國(guó)標(biāo)方法分析結(jié)果與儀器分析結(jié)果比對(duì)誤差大的問(wèn)題。其影響因素之一是水中顆粒物，即作為水中COD貢獻(xiàn)之一的顆粒物被COD水質(zhì)在線(xiàn)儀預(yù)處理系統(tǒng)過(guò)濾一部分而產(chǎn)生差異。

針對(duì)上述問(wèn)題，需要仔細(xì)探討污水中的顆粒物是否對(duì)COD水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀的比對(duì)監(jiān)測(cè)產(chǎn)生影響，產(chǎn)生怎樣的影響以及影響有多大。

1 污染源排污口污水組分

1.1 污水組分［1］

污水是由水和各種雜質(zhì)組成的一種成分復(fù)雜的液體。這些雜質(zhì)分為有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，以分子、膠粒及懸浮顆粒形式分散于水介質(zhì)中，因此污水也是一種具有不同分散度的復(fù)合多元分散體系或混合分散體系。從物理化學(xué)中分散體系、分散相、分散介質(zhì)的概念出發(fā)，可將污水水體理解為以水為分散介質(zhì)、各種組分為分散相的復(fù)合三元分散體系。

污水中的易沉固體粒子和上浮固體粒子可以通過(guò)重力下沉或氣浮上升與水體相分離;膠體粒子需通過(guò)凝聚和絮凝作用除去，或通過(guò)活性污泥的生物凝聚和生物絮凝作用除去;其余各種化學(xué)組分(如CODCr)只有通過(guò)化學(xué)反應(yīng)、生物化學(xué)的過(guò)程才能去除，即必須通過(guò)分解或構(gòu)成污泥而產(chǎn)生相變后分離。

1.2 工程處理后的污水組分

污水經(jīng)過(guò)工程處理后的出水主要包括懸浮物(SS)和化學(xué)需氧量(COD)，其中CODCr值由粗分散體系CODCr值、膠體分散體系CODCr值和分子分散體系CODCr值3部分組成。出水的SS由粗分散體系和膠體分散體系的SS組成。［2］

韓麗等［3］研究了5類(lèi)污水水樣中SS和相應(yīng)COD之間的關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)，5種不同類(lèi)型工礦企業(yè)污水中SS含量與COD之間均存在程度不同的線(xiàn)性正相關(guān)關(guān)系。5類(lèi)污水中，礦業(yè)污水所含的還原性物質(zhì)一般以無(wú)機(jī)還原性離子為主，吸附在懸浮顆粒物上，其他4類(lèi)污水所含的還原性物質(zhì)主要是有機(jī)還原性懸浮顆粒物。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)方案

采用含有COD和SS的模擬水樣作為研究對(duì)象，模擬水樣中的SS由活性污泥獲得，即以SS值確定污泥濃度，模擬水樣中的COD由鄰苯二甲酸獲得。結(jié)合中國(guó)各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中對(duì)COD和SS限值的規(guī)定，模擬污水中COD濃度值確定為400、200、100、50 mg/L，SS 值確定為 400、200、100、70左右，分別配比模擬水樣，考察不同污泥濃度通過(guò)不同孔徑過(guò)濾器后對(duì)COD在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀準(zhǔn)確度的影響。具體實(shí)驗(yàn)流程如圖1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

2.2 儀器設(shè)備

COD水質(zhì)在線(xiàn)分析儀;磁力攪拌器;AQ3700型多參數(shù)水質(zhì)分析儀;不同孔徑過(guò)濾器:25、48、109、212、270 μm。

2.3 藥品試劑

硫酸銀，化學(xué)純;硫酸汞，化學(xué)純;硫酸，ρ=1.84 g/mL，分析純;六水合硫酸亞鐵銨，分析純;鄰苯二甲酸氫鉀，分析純。高碑店污水廠活性污泥。

3 實(shí)驗(yàn)方法及結(jié)論

3.1 污泥濃度對(duì)COD在線(xiàn)儀準(zhǔn)確度的影響

3.1.1 實(shí)驗(yàn)方法

取105℃下干燥2 h的鄰苯二甲酸氫鉀0.680 2 g溶于水，并稀釋至2 000 mL，得理論COD濃度為400 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液。將該標(biāo)準(zhǔn)溶液平均分為4份至燒杯中，將燒杯放在磁力攪拌器上，以同樣的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌，并在懸浮物測(cè)定儀的監(jiān)測(cè)下加入活性污泥，調(diào)整4份水樣的SS值分別為 400、200、100、70，標(biāo)記為 1#、2#、3#、4#水樣。

將這4份水樣過(guò)孔徑為25 μm的過(guò)濾器，將過(guò)濾前與過(guò)濾后的水樣分別經(jīng)手工分析和COD水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀測(cè)定濃度，比較比對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果。

同樣將理論 COD值調(diào)整為 200、100、50 mg/L，按照上述方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

3.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

以COD水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀測(cè)定結(jié)果與手工分析結(jié)果的相對(duì)誤差作為評(píng)價(jià)對(duì)象，結(jié)果如圖2所示。

圖2 SS值對(duì)COD在線(xiàn)儀比對(duì)監(jiān)測(cè)的影響

由圖2可見(jiàn)，對(duì)于同一COD濃度的模擬水樣，調(diào)整SS值，再經(jīng)同樣尺寸的過(guò)濾系統(tǒng)過(guò)濾，過(guò)濾對(duì)SS和COD濃度都產(chǎn)生一定影響。不同SS值條件下，污泥含量(即SS的削減程度)基本一致，不產(chǎn)生明顯變化，即同樣尺寸的過(guò)濾器對(duì)不同SS值的水樣產(chǎn)生的過(guò)濾效果一致;而水樣的COD誤差則隨著SS值的降低而變小，說(shuō)明COD會(huì)附著在污泥顆粒上，隨著污泥顆粒被過(guò)濾而減少。對(duì)于不同COD濃度的水樣，均得出該結(jié)論。

3.2 不同過(guò)濾孔徑對(duì)COD的影響

3.2.1 實(shí)驗(yàn)方法

按照“3.1.1節(jié)”方法配制4份模擬水樣，調(diào)整其 SS值分別為400、200、100、70。將水樣過(guò)孔徑為 25、48、109、212、270 μm 的過(guò)濾器，得到 5#、6#、7#、8#、9#水樣。將過(guò)濾前、后的水樣經(jīng)手工分析和COD水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀測(cè)定濃度，比較COD比對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果，測(cè)定過(guò)濾前后水樣SS值的變化。

配置理論 COD濃度值為 400、200、100、50 mg/L的水樣，標(biāo)記為 10#、11#、12#、13#水樣。用上述方法測(cè)定不同過(guò)濾孔徑對(duì)COD和SS的影響。

3.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

相同COD濃度水樣經(jīng)過(guò)不同孔徑過(guò)濾器過(guò)濾后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3;不同COD濃度水樣經(jīng)過(guò)同一孔徑過(guò)濾器過(guò)濾后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖3 相同COD濃度不同過(guò)濾孔徑對(duì)COD在線(xiàn)儀比對(duì)監(jiān)測(cè)的影響

由圖3可以看出，對(duì)于同一COD濃度值的水樣，隨著過(guò)濾孔徑的變大，COD的誤差逐漸降低，當(dāng)過(guò)濾器孔徑為270 μm時(shí)，絕大多數(shù)水樣的COD比對(duì)監(jiān)測(cè)誤差都在20%以?xún)?nèi)。

圖4 不同COD濃度水樣對(duì)COD在線(xiàn)儀比對(duì)監(jiān)測(cè)的影響

由圖4可以看出，當(dāng)用同一孔徑的過(guò)濾器過(guò)濾不同COD濃度的水樣時(shí)，濃度越高COD的誤差越低。這說(shuō)明，同一孔徑的過(guò)濾器對(duì)高濃度COD值的水樣影響較小，這可能是由于同一過(guò)濾器過(guò)濾掉的COD絕對(duì)值相對(duì)一致，COD本底濃度越高，則相對(duì)誤差越低。當(dāng)過(guò)濾器孔徑為270 μm時(shí)，COD的比對(duì)監(jiān)測(cè)誤差可以控制在20%以?xún)?nèi)。

4 實(shí)際廢水驗(yàn)證

采用化工廢水、城市廢水和造紙廢水按照上述實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)際廢水參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 實(shí)際廢水參數(shù)表

按上述方法，用孔徑為270 μm的過(guò)濾器對(duì)實(shí)際廢水進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖5 實(shí)際廢水驗(yàn)證結(jié)果

由圖5可見(jiàn)，孔徑為270 μm的過(guò)濾器對(duì)3種水樣的COD濃度會(huì)產(chǎn)生影響，但誤差均在15%以?xún)?nèi)，誤差相差不大的原因可能在于實(shí)際水樣的顆粒物含量較少，過(guò)濾器產(chǎn)生的過(guò)濾效果不明顯。孔徑為270 μm的過(guò)濾器在COD水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀前端作為預(yù)處理裝置可以產(chǎn)生過(guò)濾掉部分顆粒物的作用，過(guò)濾會(huì)產(chǎn)生一定的COD損耗，但誤差基本可以控制在15%以?xún)?nèi)。

［1］陳為莊，曹佳紅．用物理化學(xué)概念剖析污水水質(zhì)特性［J］．中國(guó)給水排水，2000，16(12):52-53．

［2］曹佳紅，陳為莊．城市污水處理廠出水的化學(xué)需氧量和懸浮物的相關(guān)關(guān)系以及懸浮物測(cè)定方法探討［J］．四川環(huán)境，2003，22(6):39-40．

［3］韓麗，黃勤．污水中懸浮物與化學(xué)需氧量的關(guān)系初探［J］．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2008，11:108-109．