顆粒物對污染源COD水質(zhì)在線監(jiān)測儀比對監(jiān)測的影響

左 航，楊 勇，賀 鵬，王曉慧

中國環(huán)境監(jiān)測總站，國家環(huán)境保護(hù)環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量控制重點(diǎn)實(shí)驗室，北京100012

在污染源COD水質(zhì)在線監(jiān)測儀比對監(jiān)測工作中，常存在國標(biāo)方法分析結(jié)果與儀器分析結(jié)果比對誤差大的問題。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)在線儀預(yù)處理系統(tǒng)過濾一部分而產(chǎn)生差異。

針對上述問題，需要仔細(xì)探討污水中的顆粒物是否對COD水質(zhì)在線監(jiān)測儀的比對監(jiān)測產(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重力下沉或氣浮上升與水體相分離;膠體粒子需通過凝聚和絮凝作用除去，或通過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)只有通過化學(xué)反應(yīng)、生物化學(xué)的過程才能去除，即必須通過分解或構(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性正相關(guān)關(guān)系。5類污水中，礦業(yè)污水所含的還原性物質(zhì)一般以無機(jī)還原性離子為主，吸附在懸浮顆粒物上，其他4類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)驗設(shè)計

2.1 設(shè)計方案

采用含有COD和SS的模擬水樣作為研究對象，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)合中國各項標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中對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不同孔徑過濾器后對COD在線監(jiān)測儀準(zhǔn)確度的影響。具體實(shí)驗流程如圖1所示。

圖1 實(shí)驗設(shè)計方案

2.2 儀器設(shè)備

COD水質(zhì)在線分析儀;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)驗方法及結(jié)論

3.1 污泥濃度對COD在線儀準(zhǔn)確度的影響

3.1.1 實(shí)驗方法

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，并在懸浮物測定儀的監(jiān)測下加入活性污泥，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份水樣過孔徑為25 μm的過濾器，將過濾前與過濾后的水樣分別經(jīng)手工分析和COD水質(zhì)在線監(jiān)測儀測定濃度，比較比對監(jiān)測結(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。

3.1.2 實(shí)驗結(jié)果

以COD水質(zhì)在線監(jiān)測儀測定結(jié)果與手工分析結(jié)果的相對誤差作為評價對象，結(jié)果如圖2所示。

圖2 SS值對COD在線儀比對監(jiān)測的影響

由圖2可見，對于同一COD濃度的模擬水樣，調(diào)整SS值，再經(jīng)同樣尺寸的過濾系統(tǒng)過濾，過濾對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，即同樣尺寸的過濾器對不同SS值的水樣產(chǎn)生的過濾效果一致;而水樣的COD誤差則隨著SS值的降低而變小，說明COD會附著在污泥顆粒上，隨著污泥顆粒被過濾而減少。對于不同COD濃度的水樣，均得出該結(jié)論。

3.2 不同過濾孔徑對COD的影響

3.2.1 實(shí)驗方法

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。將水樣過孔徑為 25、48、109、212、270 μm 的過濾器，得到 5#、6#、7#、8#、9#水樣。將過濾前、后的水樣經(jīng)手工分析和COD水質(zhì)在線監(jiān)測儀測定濃度，比較COD比對監(jiān)測結(jié)果，測定過濾前后水樣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。用上述方法測定不同過濾孔徑對COD和SS的影響。

3.2.2 實(shí)驗結(jié)果

相同COD濃度水樣經(jīng)過不同孔徑過濾器過濾后的實(shí)驗結(jié)果見圖3;不同COD濃度水樣經(jīng)過同一孔徑過濾器過濾后的實(shí)驗結(jié)果見圖4。

圖3 相同COD濃度不同過濾孔徑對COD在線儀比對監(jiān)測的影響

由圖3可以看出，對于同一COD濃度值的水樣，隨著過濾孔徑的變大，COD的誤差逐漸降低，當(dāng)過濾器孔徑為270 μm時，絕大多數(shù)水樣的COD比對監(jiān)測誤差都在20%以內(nèi)。

圖4 不同COD濃度水樣對COD在線儀比對監(jiān)測的影響

由圖4可以看出，當(dāng)用同一孔徑的過濾器過濾不同COD濃度的水樣時，濃度越高COD的誤差越低。這說明，同一孔徑的過濾器對高濃度COD值的水樣影響較小，這可能是由于同一過濾器過濾掉的COD絕對值相對一致，COD本底濃度越高，則相對誤差越低。當(dāng)過濾器孔徑為270 μm時，COD的比對監(jiān)測誤差可以控制在20%以內(nèi)。

4 實(shí)際廢水驗證

采用化工廢水、城市廢水和造紙廢水按照上述實(shí)驗方法進(jìn)行驗證，實(shí)際廢水參數(shù)見表1。

表1 實(shí)際廢水參數(shù)表

按上述方法，用孔徑為270 μm的過濾器對實(shí)際廢水進(jìn)行驗證實(shí)驗，實(shí)驗結(jié)果如圖5所示。

圖5 實(shí)際廢水驗證結(jié)果

由圖5可見，孔徑為270 μm的過濾器對3種水樣的COD濃度會產(chǎn)生影響，但誤差均在15%以內(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，過濾器產(chǎn)生的過濾效果不明顯?？讖綖?70 μm的過濾器在COD水質(zhì)在線監(jiān)測儀前端作為預(yù)處理裝置可以產(chǎn)生過濾掉部分顆粒物的作用，過濾會產(chǎn)生一定的COD損耗，但誤差基本可以控制在15%以內(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，2008，11:108-109．