曾家源 賴(lài)彩麗

(中山市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，廣東中山 528403)

當(dāng)前CODcr和BOD5作為印染企業(yè)廢水環(huán)境監(jiān)測(cè)的兩項(xiàng)重要指標(biāo)，被廣泛應(yīng)用于反應(yīng)印染廢水的有機(jī)污染程度，兩個(gè)指標(biāo)也能為印染行業(yè)的污水處理設(shè)施運(yùn)行提供重要的參考數(shù)據(jù)。其中BOD5更是研究廢水的可生化講解性和生化處理效果以及生化處理廢水工藝設(shè)計(jì)和動(dòng)力學(xué)研究中的重要參數(shù)?，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)也進(jìn)行了這方面的研究，例如地表水中CODcr和BOD5的相關(guān)性研究［1－2］、城市污水CODcr和BOD5的相關(guān)性研究［3］、工業(yè)廢水 CODcr和 BOD5的相關(guān)性研究［4］。

在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，測(cè)定BOD5常用的方法是稀釋法，即《水質(zhì)五日生化需氧量 (BOD5)的測(cè)定稀釋與接種法》(HJ 505－2009)，測(cè)定原理是水樣經(jīng)稀釋后，在20±1℃條件下培養(yǎng)5 d，求出培養(yǎng)前后水樣中溶解氧含量，二者的差值為BOD5。目前這種方法還有許多不足之處，如操作復(fù)雜、重現(xiàn)性差、干擾較大、分析時(shí)間較長(zhǎng)、難以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，且對(duì)于不含或少含微生物的工業(yè)廢水，如酸性廢水、堿性廢水、高溫廢水或經(jīng)過(guò)氯化處理的廢水，在測(cè)定BOD5時(shí)應(yīng)進(jìn)行接種，以引入能降解廢水中有機(jī)物的微生物，而當(dāng)廢水中難被一般生活污水中的微生物以正常速度降解的有機(jī)物或有劇毒物質(zhì)時(shí)，還應(yīng)將馴化后的微生物引入水樣中進(jìn)行接種。因此，在指導(dǎo)污水處理設(shè)施運(yùn)營(yíng)的時(shí)候需要一種操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、快速的方法來(lái)測(cè)定BOD5。而且在污水處理設(shè)施中，活性污泥法被廣發(fā)應(yīng)用，其中只需要知道BOD5的初步結(jié)果就能很好地指導(dǎo)污水處理設(shè)施的運(yùn)營(yíng)。曹志強(qiáng)［5］綜述了環(huán)境監(jiān)測(cè)中BOD5快速測(cè)定方法，認(rèn)為相關(guān)系數(shù)法縮短了分析測(cè)試的時(shí)間，減少了工作量，提高了工作效率。

通過(guò)連續(xù)對(duì)中山市某印染企業(yè)廢水規(guī)范化排放口進(jìn)行采樣，同時(shí)對(duì)水樣的CODcr和BOD5進(jìn)行測(cè)定，分析CODcr和BOD5之間的規(guī)律，然后對(duì)兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性研究，確定它們之間相關(guān)關(guān)系，通過(guò)CODcr的數(shù)值推導(dǎo)出BOD5的數(shù)值，達(dá)到指導(dǎo)污水處理設(shè)施運(yùn)行的目的。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 CODcr的測(cè)定

CODcr的測(cè)定采用重鉻酸鹽法［6－7］，即在強(qiáng)酸的條件下，準(zhǔn)確加入過(guò)量的重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，以硫酸銀為催化劑，加熱回流2 h，水樣中部分還原性被重鉻酸鉀氧化，過(guò)量的重鉻酸鉀以試亞鐵靈作為指示劑，用已標(biāo)定的硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液回滴，根據(jù)所消耗的硫酸鐵銨標(biāo)準(zhǔn)液的量計(jì)算出水樣CODcr的數(shù)值。

1.2 BOD5的測(cè)定

BOD5的測(cè)定是利用碘量法［8－9］，水樣經(jīng)稀釋后，在 (20±1)℃條件下培養(yǎng)5 d，求出培養(yǎng)前后水樣中溶解氧的含量，二者的差值為BOD5。如果水樣五日生化需氧量未超過(guò)7 mg/L，則不必進(jìn)行稀釋?zhuān)芍苯訙y(cè)定。

根據(jù)上述的實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)中山市某印染企業(yè)處理前的CODcr和BOD5進(jìn)行連續(xù)30 d測(cè)定，所得數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 CODcr和BOD5結(jié)果

2 結(jié)果分析

2.1 水樣的總體情況

由表1可以看出該印染企業(yè)中的CODcr和BOD5在30 d時(shí)間內(nèi)相對(duì)比較穩(wěn)定。其中CODcr最大值為289 mg/L，最小值為253 mg/L，波動(dòng)范圍為36 mg/L，BOD5最大值為61.4 mg/L，最小值為53.5 mg/L，波動(dòng)范圍為7.9 mg/L。

2.2 CODcr和BOD5相關(guān)性研究

在印染企業(yè)工藝和原料組成相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)下，印染企業(yè)排放的廢水組成相對(duì)穩(wěn)定，廢水中各種有機(jī)物相對(duì)組成沒(méi)有太大變化，化學(xué)需氧量和生化需氧量之間存在一定的比例關(guān)系。由表1可知，該印染企業(yè)廢水水質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，通過(guò)CODcr和BOD5線性分析后，我們可建立二者的線性回歸方程［10］，通過(guò)CODcr計(jì)算BOD5近似值，實(shí)現(xiàn)在實(shí)際工作中快速得出BOD5結(jié)果從而指導(dǎo)廢水處理設(shè)施運(yùn)營(yíng)的效果。

設(shè)CODcr和BOD5的線性關(guān)系為BOD5=aCODcr+b，其中a、b均為常數(shù)。對(duì)于某一印染企業(yè)，由于廢水水質(zhì)的穩(wěn)定性，存在常數(shù)a、b使得上式成立。我們可以利用最小二乘法對(duì)該廢水的CODcr和BOD5的平行分析數(shù)據(jù)進(jìn)行求解。

式中x為CODcr值，y為BOD5值，n為平行分析組數(shù)。得出a、b值后，在進(jìn)行該方程的相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗(yàn)即可。利用上述數(shù)據(jù)求得:

B=0.184 628取b=0.185，A=6.923 718取a=6.924，

因此回歸方程為y=0.185x+6.924，即BOD5=0.185CODcr+6.924。

2.3 線性回歸方程檢驗(yàn)

2.3.1 相關(guān)性檢驗(yàn)

本文采用相關(guān)系數(shù)r值來(lái)判斷CODcr和BOD5的線性關(guān)系。相關(guān)系數(shù)是按積差方法計(jì)算，同樣以?xún)勺兞颗c各自平均值的離差為基礎(chǔ)，通過(guò)兩個(gè)離差相乘來(lái)反映兩變量之間相關(guān)程度。r值在－1到+1之間，若越接近1，說(shuō)明x與y相關(guān)關(guān)系越密切;若越接近0，則表示x與y越不相關(guān)。

式中x為CODcr值，y為BOD5值，n為平行分析組數(shù)。利用表1數(shù)據(jù)可求得r=0.97。由此可得x與y正相關(guān)。

2.3.2 顯著性檢驗(yàn)

利用表1數(shù)據(jù)和r=0.97可得:t=21.11。由相關(guān)性檢驗(yàn)可知x與y正相關(guān)，所以采用單側(cè)檢驗(yàn)，但顯著性水平a=0.01是，自由度n=30－2=28，查t值表得t0.01(28)=2.47。由于t＞t0.01(28)，所以x與y相關(guān)具有顯著意義，線性回歸方程BOD5=6.924 CODcr+0.185成立。

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)該線性方程，其中任何一個(gè)項(xiàng)目的數(shù)值為已知的情況，可以對(duì)另一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行估算。我們繼續(xù)對(duì)該企業(yè)進(jìn)行連續(xù)5d的監(jiān)測(cè)，所得數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 CODcr和BOD5結(jié)果分析

從表2可知，BOD5預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值相對(duì)誤差均在±10%以?xún)?nèi)，驗(yàn)證了該方程的有效性。

在該企業(yè)工藝和原料組成不變的情況下，廢水的CODcr和BOD5結(jié)果相對(duì)穩(wěn)定，可利用CODcr的結(jié)果估算出BOD5的結(jié)果，對(duì)印染企業(yè)的污水處理設(shè)施的正常運(yùn)營(yíng)有重要指導(dǎo)意義。

需要指出的是，該回歸方程是有一定局限性的，當(dāng)印染企業(yè)的工藝或者原料組成發(fā)生變化時(shí)，其廢水中各組分含量也可能會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，這時(shí)應(yīng)重新計(jì)算CODcr和BOD5的線性關(guān)系。

［1］鄭曉紅．淺析地表水中CODcr、CODmn、BOD5的相關(guān)性［J］．儀器儀表與分析監(jiān)測(cè)，2012(10):43－45．

［2］張野，李爽，付腕霞，等．某城市淮河水CODmn、BOD5和CODcr的相關(guān)性分析［J］．給水排水，2012(S1):124－127．

［3］劉洋．鞍山市污水BOD與COD的關(guān)系研究［J］．能源與節(jié)能，2012(12):64－66．

［4］卞勛勝．石油化工污水中的BOD與COD相關(guān)性的研究［D］．大連:大連海事大學(xué)，環(huán)境工程，2013．

［5］曹志強(qiáng)，韓柏平，秦曉．BOD快速測(cè)定方法研究進(jìn)展［J］．環(huán)境技術(shù)，2004(5):12－15．

［6］國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法編委會(huì)》．水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法［M］．4版．北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002:20－213．

［7］北京市化工研究院．GB11914－89水質(zhì)化學(xué)需氧量的測(cè)定重鉻酸鹽法［S］．北京:國(guó)家環(huán)保部局標(biāo)準(zhǔn)處，1989．

［8］國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法編委會(huì)》．水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法［M］．4版．北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002:227－231．

［9］沈陽(yáng)市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站．HJ 505－2009水質(zhì)五日生化需氧量(BOD5)的測(cè)定稀釋與接種法［S］．北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2009．

［10］趙欣，甘海明，甘霖．水環(huán)境中有機(jī)污染物生化需氧量的測(cè)定［J］．分析科學(xué)學(xué)報(bào)，2003，19(4):378－381．