生活废水分析中化学需氧量与生化需氧量的相应关系分析
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环境监测中高锰酸盐指数(IMn)、化学需氧量(CODCr)、五日生化需氧量(BOD5)方法比较及相关性分析发布时间:2022-08-01T08:36:07.415Z 来源:《科学与技术》2022年第6期作者:徐家艳[导读] 高锰酸盐指数(IMn)、化学需氧量(CODCr)、五日生活需氧量(BOD5)等指标是反映水体受到耗氧有机物污染的综合指标,徐家艳大理州生态环境局南涧分局生态环境监测站云南大理南涧 675700摘要:高锰酸盐指数(IMn)、化学需氧量(CODCr)、五日生活需氧量(BOD5)等指标是反映水体受到耗氧有机物污染的综合指标,对于废水处理效果的控制及对地表水水质的评价多用这些指标,故在环境监测工作中,多数水样的项目都会涉及高锰酸盐指数(IMn)、化学需氧量(CODCr)、五日生活需氧量(BOD5)这三个指标。
这些指标相互间有一定的相关性,但由于其物理含义不同难于互相取代;由于水质耗氧有机物组成不同,这种相关性又不是固定的而是有较大的变化。
本文从环境监测工作实际出发,从高锰酸盐指数(IMn)、化学需氧量(CODCr)、五日生活需氧量(BOD5)三个常用指标的定义、分析方法原理、监测数据对比,从而进一步明确三者的相关性。
1.高锰酸盐指数(IMn)、化学需氧量(CODCr)、五日生活需氧量(BOD5)方法原理1.1高锰酸盐指数是指在酸性或碱性介质中,用高锰酸钾为氧化剂,处理水样时所消耗氧化剂的量,以氧的㎎/L来表示。
水中的硫化物、亚铁盐、亚硝酸盐等还原性无机物和在此条件下可被氧化的有机物均可消耗高锰酸钾。
故而高锰酸盐指数是衡量地表水受还原性无机物和有机物污染的重要指标。
方法原理:高锰酸盐指数测定方法详见《水质高锰酸盐指数的测定》(GB11892-89),其中酸性法基本原理是水样中加入硫酸使其呈酸性后,加入已知量的高锰酸钾溶液,在沸水浴中加热30分钟,高锰酸钾将样品中的某些有机物和无机还原性物质氧化,反应后加入过量的草酸钠还原剩余的高锰酸钾,再用高锰酸钾标准溶液回滴过量的草酸钠,通过计算得到样品中的高锰酸盐指数。
▲HUANJINGYUFAZHAN123生活废水分析中化学需氧量与生化需氧量的相应关系分析兰子丽(安宁市环境保护局环境监测站,云南 昆明 650307)摘要:在生活废水的分析过程中,常常需要对化学需氧量和生化需氧量这两项指标进行综合分析。
本文首先阐述了化学需氧量和生化需氧量的实验过程,之后分析了实验过程中生化需氧量与化学需氧量指标的影响因素,最后运用实验结果验证了化学需氧量与生化需氧量之间的相应关系,希望能够为关注该领域的人士提供借鉴,以提升生活废水的治理水平。
关键词:生化需氧量;化学需氧量;重铬酸钾中图分类号:X131 文献标识码:A 文章编号:2095-672X(2018)03-0123-01DOI:10.16647/15-1369/X.2018.03.071Analysis of the corresponding relationship between COD and BOD in domestic wastewater analysisLan Zili(Environmental Monitoring Station, Anning Environmental Protection Bureau, Kunming Yunnan 650307, China)Abstract: In the analysis of domestic wastewater, it is often necessary to make a comprehensive analysis of the two indicators of chemical oxygen demand and biochemical oxygen demand. In this paper, the experimental process of COD and BOD are first described. Then the influencing factors of BOD and COD are analyzed. Finally, the experimental results verify the relationship between COD and biochemical requirements The corresponding relationship between the amount of oxygen, hoping to provide reference for people concerned about this area to enhance the level of treatment of domestic wastewater.Key words: Biochemical oxygen demand; Chemical oxygen demand; Potassium dichromate化学需氧量和生化需氧量是与生活污水检测相关的重要指标,研究二者的相应关系,有助于提升污水治理的研究技术。
废水检测项目有机污染物种类繁多,结构复杂,化学稳定性差,易被水中生物分解。
在环境监测中,对有机耗氧污染物,一般是从各个不同侧面反映有机物的总量,如COD、OC、BOD、TOD、TOC等,前四种参数称为氧参数,TOC称为碳参数。
对于单一化合物,可以通过化学反应方程进行计算,以求得其理论需氧量(ThOD)或理论有机碳量(ThOC)。
各耗氧参数在数值上的关系有:ThOD>TOD>CODcr>OC>BOD5。
一、化学需氧量(COD) Chemical Oxygen Demand化学需氧量是指水样在一定条件下,氧化1升水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量,以氧的mg/L表示.化学需氧量反应了水中受还原性污染的程度。
基于水体被有机物污染是很普遍的现象,该指标也作为有机物相对含量的综合指标之一。
对废水化学需氧量的测定,我国规定用重铬酸钾法,也可以用与其测定结果一致的库仑滴定法或各种专用仪器(COD快速测定仪)测定。
重铬酸钾法:在强酸性溶液中,用重铬酸钾将水中的还原性物质(主要是有机物)氧化,过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂,用硫酸亚铁铵溶液回滴,根据所消耗的重铬酸钾量算出水样中的化学需氧量,以氧的mg/L表示。
计算公式:CODcr=(V0—V1)c×8×1000/V反应过程:Cr2O72—+14H++6e2Cr3++7H2OCr2O72—+14H++6Fe2+6Fe3++2Cr3++7H2O6Fe2++试亚铁灵红褐色详见GB11914-89《水质化学需氧量的测定重铬酸钾法》。
二、高锰酸盐指数(OC) Permanganate Index以高锰酸钾溶液为氧化剂测得的化学耗氧量。
我国新的环境水质标准中,已把该指标改称高锰酸盐指数,而仅将酸性重铬酸钾法测得的值称为化学需氧量.国际标准化组织(ISO)建议高锰酸钾法仅限于地表水、饮用水和生活污水。
按测定溶液的介质不同,分为酸性高锰酸钾法和碱性高锰酸钾法.当Cl-含量高于300mg/L时,应采用碱性高锰酸钾法;对于较清洁的地面水和被污染的水体中氯化物含量不高(Cl—<300mg/L)的水样,常用酸性高锰酸钾法。
含酸,碱,有机物的废水监测指标
生活污水检测指标有:
悬浮物、化学需氧量(CODcr)、五日生化需氧量(BOD5)、细菌
总数、总磷、大肠菌群、溶解性正磷酸盐、氨氮、动植物油、阴离子表面活性剂、色度、pH值等。
1、悬浮物
悬浮在水中的固体物质,包括不溶于水中的无机物、有机物及泥砂、黏土、微生物等。
水中悬浮物含量是衡量水污染程度的指标之一。
2、化学需氧量
化学需氧量高意味着水中含有大量还原性物质,化学需氧量越高,就表示污水的有机物污染越严重。
3、生化需氧量
水体中的好氧微生物在一定温度下将水中有机物分解成无机质,这一特定时间内的氧化过程中所需要的溶解氧量,是表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指标。
如果进行生物氧化的时间为五天就称为五日生化需氧量(BOD5)。
4、细菌总数
指污水水样在营养琼脂培养基中,于37摄氏度经24h培养后,
所生长的细菌菌落的总数。
5、总磷
水样经消解后将各种形态的磷转变成正磷酸盐后测定的结果,以每升水样含磷毫克数计量。
6、大肠菌群
指的是具有某些特性的一组与粪便污染有关的细菌,这些细菌在生化及血清学方面并非完全一致,其定义为:需氧及兼性厌氧、在37℃能分解乳糖产酸产气的革兰氏阴性无芽胚杆菌。
水中化学需氧量㊁高锰酸盐指数㊁生化需氧量之间的相关性分析与研究杨㊀斌1㊀刘景龙2∗㊀金㊀清1(1.铜陵市环境监测中心站,安徽铜陵244000;2.江苏省南京环境监测中心,南京210000)摘要:通过收集整理铜陵市环境监测站2017 2018年监测分析的地表水质量数据,对其中化学需氧量(COD )㊁高锰酸盐指数(I Mn )㊁五日生化需氧量(BOD 5)三项指标进行相关性分析,具体讨论了全年数据分析中三项指标之间的线性关系和内在原因,以及不同季节三项指标之间的线性关系和变化情况㊂结果表明:从全年来看,COD ㊁I Mn ㊁BOD 5三者之间存在着显著的相关性和良好线性关系,COD /I Mn ,COD /BOD 5,I Mn /BOD 5的平均值分别为3.89㊁4.39和1.16,符合三者之间比例关系㊂从季节划分来看,春夏两季三项指标之间存在这非常显著的相关性,秋冬两季只有COD 和I Mn 之间有较好的相关性,而这二者与BOD 5之间相关性较差㊂关键词:化学需氧量;高锰酸盐指数;生化需氧量;季节;相关性ANALYSIS AND RESEARCH ON THE CORRELATION OF CHEMICAL OXYGEN DEMAND ,PERMANGANATE INDEX AND BIOCHEMICAL OXYGEN DEMAND IN SURFACE WATERYang Bin 1㊀Liu Jinglong 2∗㊀Jin Qing 1(1.Tongling Environmental Monitoring Central Station,Tongling Anhui 244000,China;2.Nanjing Environmental Monitoring Central,Nanjing 210000,China)Abstract :The monitoring datas of chemical oxygen demand (COD),permanganate index (I Mn )and five days biochemicaloxygen demand(BOD 5),in Tongling environmental monitoring station in 2017to 2018,were collected and disposaled.Thelinear relationship among the three indexes in the annual data analysis and the internal reasons are discussed in detail,as well as the linear relationship and changes among the three indexes in different seasons.The analysis results revealed:in terms of the whole year,COD,IMn and BOD 5had significant correlation and good linear relationship.The average values of COD /IMn,COD /BOD 5and IMn /BOD 5were 3.89,4.39and 1.16respectively,which were in line with the proportionalrelationship among the three indexes.From the perspective of seasonal division,there is a very significant correlation betweenthe three indexes in spring and summer.In autumn and winter,only COD and IMn have a good correlation,but the correlationbetween them and BOD 5is poor.Keywords :chemical oxygen demand;permanganate index;biochemical oxygen demand;season;correlation㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀收稿日期:2020-03-03第一作者:杨斌(1971-),学士,高级工程师,主要研究方向为环境监测分析㊂∗通信作者:刘景龙(1989-),硕士,工程师,主要研究方向为环境监测分析㊂ljlnby@0㊀引㊀言化学需氧量(COD)㊁高锰酸盐指数(I Mn )㊁生化需氧量(BOD 5)是地表水环境质量标准基本项目指标,既是判断水域水质的评价标准,判断水质是否适用的尺度,也是水质治理和规划的目标和水质管理的技术基础㊂在分析水质指标的同时,进一步关注指标之间的内在联系,不仅对环境监测分析的数据审核具有非常重要的指导意义[1㊁2],同样在环境影响评价领域可以得到很好的利用[3㊁4]㊂化学需氧量㊁高锰酸盐指数是作为直接表示水体中还原性物质和有机物相对含量的指标,生化需氧量是作为间接表示水体中有机物含量的指标,均为判断水质质量的重要参数通过分析水质指标的相互关系,并总结数据之间的规律性,对于分析人员和审核人员判断数据准确性具有一定指导意义,并且在一定置信度条件下对相关性指标进行预判㊂杨驰宇[5]人通过对监测数据中各环境指标之间的相关性分析,应用于审核不同环境要素的数据合理性㊂王成等[6]则从计算公式的角度辨析了COD和I Mn之间的联系,在理论上解释了二者存在关联性的原因㊂凌小芹[7]通过对废水中BOD和COD含量的研究,给出了二者关系并提出一种简化BOD测定的方法㊂随着水体环境研究的不断深入,更多的国内外环境分析和监测人员关注到指标之间的关联性[10-15],这将在环境影响评价㊁废水污染源辨析和管控㊁生态环境水体监测以及污染变化趋势判断等诸多方面发挥重要作用[16-21]㊂1㊀研究对象与方法1.1㊀区域研究概况铜陵市位于安徽省南部,地处长江下游南岸,境内水系属长江水系,长江铜陵段上起羊山矶,下迄荻港镇,全长59.9公里,江面宽1.2~3km,年平均流量在43000~24300m3/s,此外还有顺安河㊁长河㊁菜子湖㊁天井湖㊁惠溪河等入江河流和湖泊㊂铜陵市是全国十大有色冶金基地之一,依托矿山的开发利用,发展成为以有色冶金㊁化工㊁建材㊁化肥㊁电子为主体的重型工矿城市,工业废水量大面广,含重金属㊁有机物㊁氮㊁磷等多种污染物,全市主要工业㊁生活用水取之于长江,最终弃之于长江,使得长江水质受到一定的影响㊂本文选取长江铜陵段三个断面㊁顺安河入江口㊁长河枞阳大闸㊁菜子湖㊁天井湖的监测数据为研究对象㊂1.2㊀数据来源与分析方法数据来源于2017年9月 2018年12月铜陵市环境监测中心站地表水监测和分析的数据,化学需氧量㊁生化需氧量和高锰酸盐指数3项常规项目分析方法如表1所示㊂表1㊀3项地表水项目分析方法分析项目分析方法化学需氧量水质化学需氧量的测定重铬酸盐法HJ828 2017高锰酸盐指数水质高锰酸盐指数的测定GB/T11892 1989生化需氧量水质五日生化需氧量(BOD5)的测定稀释与接种法HJ505 20091.3㊀统计方法收集整理了2017年9月 2018年12月铜陵市环境监测中心站采集的1400多个地表水样品的常规监测数据,其中包括铜陵长江段水样㊁区域内顺安河㊁长河㊁菜子湖㊁天井湖以及周边地区的地表水样品㊂对化学需氧量㊁生化需氧量和高锰酸盐指数三项常规监测数据进行了相关性分析,采用Pearson相关系数法分析探讨了三项常规指标数据之间的相关性及数据之间存在联动变化,采用SPSS19.0和EXCEL2007对水质数据进行分析和绘图㊂2㊀结果与讨论2.1㊀三项指标之间的相互关联性整理铜陵站监测的长江铜陵段及周边地表水的监测数据,剔除明显异常的超标数据和检出限附近不具备统计意义的数据后,采用Pearson相关系数法对数据间的相关性进行统计计算与分析,分别统计出三项指标在全年和四季的线性关系和相关性系数㊂全年指标统计结果显示(表2),化学需氧量和高锰酸盐指数的相关系数为0.826,表示为极显著相关性;五日生化需氧和化学需氧量㊁高锰酸盐指数的相关系数分别为0.681和0.749,也为表现出显著的相关性;并通过讨论三者指标之间的在不同季节时的关联性,探索相关性的原因和变化规律㊂表2㊀地表水三项指标的Pearson相关系数R及线性关系指标COD-I Mn COD-BOD5I Mn-BOD5全年y=3.89x+1.322,r=0.826y=4.39x+5.208,r=0.681y=1.16x+1.015,r=0.749春季y=4.37x+0.077,r=0.897y=10.2x-0.811,r=0.847y=2.33x-0.002,r=0.827夏季y=4.03x-0.085,r=0.902y=5.62x+3.842,r=0.882y=1.22x+1.345,r=0.850秋季y=3.46x+2.975,r=0.725y=4.72x+5.559,r=0.571y=1.16x+1.087,r=0.606冬季y=3.42x+3.368,r=0.717y=2.82x+6.646,r=0.468y=0.86x+0.965,r=0.6292.2㊀化学需氧量㊁高锰酸盐指数㊁生化需氧量的相关性分析化学需氧量㊁高锰酸盐指数和生化需氧量都是可以表示水体中有机物相对含量的条件性指标,但又有所区别㊂化学需氧量和高锰酸盐指数都可以直接反映了水中受还原性物质污染的过程,包括有机物㊁亚硝酸盐㊁亚铁盐㊁硫化物等,化学需氧量中使用的氧化剂为重铬酸钾,氧化率约为90%,所以其指标反应的能被氧化的有机物不包括多环芳烃㊁PCB㊁二噁英等,高锰酸盐指数中所用的高锰酸钾的氧化率要比重铬酸钾更低,约为40%;生化需氧量则是通过利用水中有机物在一定条件下所消耗的氧来间接反应水中有机物的含量,氧化剂为原水中的溶解氧㊂从这三种指标所能反映的污染情况来看,其必然存在一定的关联性;从统计数据来看,也确实证实了三种指标之间的相关性程度非常密切㊂为了进一步探究化学需氧量㊁高锰酸盐指数和生化需氧量之间的相关性程度,对这三个指标中两种指标分别做线性回归分析,结果如图1㊂根据290组监测数据进行相关性计算,化学需氧量和高锰酸盐指数存在如下线性关系:C(COD)=3.889∗C(I Mn)+ 1.3224,R2=0.6819,并且显著相关(图1)㊂由于KMnO4的氧化率较低,一般只反映清洁水样中还原性物质的量,所以在这些监测数据中,高锰酸盐指数的值一般分布在COD小于15mg/L范围内㊂样品中也有部分水样的高锰酸盐指数较高,同时对应的化学需氧量也随之具有更高的值,变化趋势具有一致性,并且COD/I Mn的平均值约为3.89㊂图1㊀化学需氧量㊁高锰酸盐指数和生化需氧量之间的相关性㊀㊀根据260组化学需氧量和生化需氧量的监测数据进行线性回归分析,二者存在如下线性关系: C(COD)=4.3856∗C(BOD5)+5.208,R2=0.4445,并且显著相关㊂从二者散点图上来看(图1),化学需氧量与生化需氧量的散点分部较为均匀且分散,虽然相关性较好,但同一BOD5的值对应的COD值范围较大㊂生化需氧量和化学需氧量所反映的还原性物质区别在于,生化需氧量仅反应可以被氧化的有机物质,而化学需氧量除了反映能氧化部分有机物外,还能反映其他无机还原性物质的量㊂从线性回归方程可以看出,COD/BOD5的平均值为4.39,这对我们日常数据审核和分析具有一定的指导意义㊂在没有污染物侵入的情况下,水体环境相对稳定,水中有机物在还原性物质中的占比保持在一定的范围内,化学需氧量与生化需氧量的比例同样会保持相对稳定;如果COD/BOD5出现异常变大,表明其他无机污染物侵入到水体中,主要污染物为还原性无机物;如果COD/ BOD5出现异常降低,表明其他有机污染物侵入到水体中,有机物污染较为严重㊂根据260组高锰酸盐指数和生化需氧量的监测数据进行线性回归分析,二者存在如下线性关系: C(I Mn)=1.1614C(BOD5)+1.0151,R2=0.5603,并且显著相关㊂从二者散点图上来看(图3),在BOD< 2mg/L的情况下,对应水体的高锰酸盐指数变化范围较为集中㊂KMnO4的氧化率较低,能够氧化的有机物质范围小于K2Cr2O7,对于有机物质浓度较低的水体,高锰酸盐指数与生化需氧量的关联性要高于化学需氧量与生化需氧量的关联性,二者体现出极大的相关性㊂I Mn/BOD5的平均值为1.16,与COD/BOD5一样能够反映水体中有机物和无机物的污染变化情况,根据COD/BOD5的平均值和I Mn/BOD5的平均值,可以计算出的COD/I Mn值约为3.78,这与化学需氧量和高锰酸盐指数进行线性相关分析出的结果值3.89基本吻合,所以这三项指标相互之间显著相关㊂2.3㊀季节对指标之间的相关性影响分析根据表1,在不同季节,三项指标的相关性系数可以看出,春夏两季的相关性明显均高于秋冬季节㊂化学需氧量和高锰酸盐指数之间的相关性在一年四季中均表现地相当显著,在较为干燥的秋冬季节,其二者相关性能达到0.7375和0.7323,在雨水较为充足的春夏两季,其二者相关性高达0.9左右㊂这说明COD和I Mn之间存在着必然的联系,并且在水量较大或者水质流动性较好的时候,二者之间更具有相互参比价值,可以通过其中一项指标对另一项指标进行预判㊂根据四季COD和I Mn之间的线性关系(表1),可以得到COD/I Mn的比值在春夏秋冬四季分别为: 4.37,4.03,3.46和3.42,在COD和I Mn相关性较好的春夏季节,其二者比值也明显高于秋冬季节,说明I Mn值在比较低的范围时,其反应的指标特性与COD 所反应的指标特性具有更好的一致性,而当I Mn值较大时,高锰酸钾的氧化性限制了指标的准确度,进而影响了I Mn和COD之间的相关性㊂化学需氧量和五日生化需氧量之间的相关性随着季节的变化,波动较大㊂在春夏丰水期期间,二者的相关程度在0.8~0.9,相关程度表现的非常显著,具有很强的参考价值㊂而在秋冬时期,二者相关性较差,尤其在冬季,其相关系数低于0.5,相关性缺乏参考价值㊂从监测数据可以看出,在秋冬季节,BOD5的范围基本处于0.5~2.5mg/L;春夏季节,BOD5的范围在0.5~5.0mg/L,从线性拟合上看,COD/BOD5值也是春夏季高于秋冬季㊂秋冬季节,生物氧化能力减弱,使得COD和BOD5之间的相关随之减弱,并且平水期和枯水期的水流较缓,水质均匀程度较差,这些都是影响指标之间相关性的重要原因㊂COD和BOD5之间关联性较差,而春夏季节,丰度的微生物和温度回升,使得水质中生物氧化性性能得到提高, BOD5的变化趋势与COD更加具有一致性㊂高锰酸盐指数和五日生化需氧量之间的相关性与COD和BOD5之间的相关性较为类似,在春夏丰水期期间的相关系数高达0.85左右,而秋冬干燥季节时二者相关系数只有0.6,同时I Mn/BOD5值也是春夏季高于秋冬季㊂主要原因还是由于BOD5所反应的指标特性所决定的,氧化能力较弱和水中有机质较少,导致其与其他两项指标之间的相关性减弱㊂所以,在春夏季节监测人员可以通过BOD5与其他指标的相关性进行指标之间的预判分析,但在秋冬季节指标间的关联性不足以支持对其他指标进行直接判断㊂3㊀结㊀论从全年监测数据的统计结果来看,地表水中化学需氧量㊁高锰酸盐指数和生化需氧量三者之间有明显的相关性,并且三者之间的比例关系较为吻合,基本可以利用单一指标去预测或估算其他指标,用于对监测数据的预判和数据合理性的审核㊂根据季节变化,分别统计四季中三个指标之间的相关性,发现在春夏两季三项指标之间存在很高的相关性,而在秋冬季节只有化学需氧量和高锰酸盐指数之间还保持着较高的相关性,其二者与生化需氧量之间的相关性较差㊂因此,当监测人员和环境评价人员应用指标相关性对环境质量进行审核或预测时应注意季节变化带来的影响,尤其在秋冬季节应当根据实际情况具体分析㊂参考文献[1]㊀司慧敏,张景馨,宋雅范,等.水质监测中BOD5与COD值相关性研究[J].化学分析计量,2005(2):50-51.[2]㊀卢素锦,武晓翠,侯传莹,等.三江源星星海水体中碳氮磷化学计量特征[J].四川农业大学学报,2016,34(2):221-225.[3]㊀邢梦林,王潇磊,刘奕尧,等.河南省典型污染河流水环境现状评价及相关性分析[J].干旱环境监测,2017,31(3):97-101,131.[4]㊀WANG JIANHUA,LU XIANGUO,TIAN JINGHAN,et al.Fuzzysynthetic evaluation of water quality of Naoli River using parametercorrelation analysis[J].Chinese Geographical Science,2008,18(4):361-368.[5]㊀杨驰宇,陈艳杰.浅论环境指标的相关性分析在监测数据审核中的应用[J].中国环境监测,2009,25(3):61-65.[6]㊀王成,彭卫芳,赵庆.化学需氧量(COD Cr)和高锰酸盐指数(I Mn)经典监测方法计算公式的解析与探讨[J].环境研究与监测,2015,28(3):53-56.[7]㊀凌小芹.工业废水BOD5与COD 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生化需氧量(Biochemical Oxygen Demand,BOD):地面水体中微生物分解有机物的过程消耗水中的溶解氧的量,称生化需氧量,通常记为BOD,常用单位为毫克/升。
一般有机物在微生物作用下,其降解过程可分为两个阶段,第一阶段是有机物转化为二氧化碳、氨和水的过程,第二阶段则是氨进一步在亚硝化细菌和硝化细菌的作用下,转化为亚硝酸盐和硝酸盐,即所谓硝化过程。
BOD一般指的是第一阶段生化反应的耗氧量。
微生物分解有机物的速度和程度同温度、时间有关、最适宜的温度是15~30℃,从理论上讲,为了完成有机物的生物氧化需要无限长的时间,但是对于实际应用,可以认为反应可以在20天内完成,称为BOD20,根据实际经验发现,经5天培养后测得的BOD 约占总BOD的70~80%,能够代表水中有机物的耗氧量。
为使BOD值有可比性,因而采用在20℃条件下,培养五天后测定溶解氧消耗量作为标准方法,称五日生化需氧量,以BOD5表示。
BOD反映水体中可被微生物分解的有机物总量,以每升水中消耗溶解氧的毫克数来表示。
BOD小于1mg/L表示水体清洁;大于3-4mg/l,表示受到有机物的污染。
但BOD的测定时间长;对毒性大的废水因微生物活动受到抑制,而难以准确测定。
化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)水体中能被氧化的物质在规定条件下进行化学氧化过程中所消耗氧化剂的量,以每升水样消耗氧的毫克数表示,通常记为COD。
在COD测定过程中,有机物被氧化成二氧化碳和水。
水中各种有机物进行化学氧化反应的难易程度是不同的,因此化学需氧量只表示在规定条件下,水中可被氧化物质的需氧量的总和。
当前测定化学需氧量常用的方法有KMnO4和K2CrO7法,前者用于测定较清洁的水样,后者用于污染严重的水样和工业废水。
同一水样用上述两种方法测定的结果是不同的,因此在报告化学需氧量的测定结果时要注明测定方法。
COD与BOD比较,COD的测定不受水质条件限制,测定的时间短。
污水处理技术之废水处理的基本知识所属行业: 水处理关键词:废水处理废水生化处理活性污泥废水的生化培养过程是一项错综复杂的工作,其理论基础涉及物理学、无机化学、有机化学、微生物学、流体力学等多种学科,尽管最早的活性污泥工艺迄今已有近百年的历史,但是诸多理论在学术界仍无定论。
因此,在本项目废水生化处理过程中,就要求操作及管理人员,在深入理论研究的基础上,结合公司废水具体情况,在生化培养过程中不断地进行探索实践,在做到系统正常运行,确保废水达标排放的前提下,提高其理论深度,丰富其实践经验,完成其技术储备。
废水生化处理调试是以微生物的培养为主要过程的工作,按照微生物的需氧情况可分为好氧处理、兼氧处理和厌氧处理;按照微生物的生长形式可分为活性污泥法和生物膜法;按照废水和微生物的形式可分为完全混合式、序批式等;按照其反应器形式则包括更多类型。
本人在结合理论废水处理工程实践的基础上,对废水生化处理过程中的影响因素、监测手段及控制参数等进行整理。
1、温度温度对生化培养过程起着至关重要的作用。
目前,尽管本项目废水处理工程尚未做到对生化系统控制温度的程度,但是各生化反应系统、各运行阶段中温度的测量和分析依旧对生化污泥驯化培养过程起到指导性作用,它能够为生化培养过程中各现象的解释提供依据,有助于帮助管理及操作人员对系统运行管理做出正确及时的判断。
温度在很大程度上影响活性污泥(包括厌氧、兼氧和好氧)中的微生物活性程度,并且对诸如溶解氧、曝气量等产生影响,同时对生化反应速率产生影响。
不同种类的微生物所生长的温度范围不同,约为5℃~80℃。
在此温度范围内,可分成最低生长温度、最高生长温度和最适生长温度。
以微生物适应的温度范围,微生物可分为中温性、好热性和好冷性三类。
中温微生物的生长温度范围在20℃~45℃,好冷性微生物的生长温度在20℃以下,好热性微生物的生长温度在45℃以上。
废水生化好氧生物处理,以中温细菌为主,其生长繁殖的最适温度为20℃~37℃。
生活废水分析中化学需氧量与生化需氧量的相应关系分析
作者:兰子丽
来源:《环境与发展》2018年第03期
摘要:在生活废水的分析过程中,常常需要对化学需氧量和生化需氧量这两项指标进行综合分析。
本文首先阐述了化学需氧量和生化需氧量的实验过程,之后分析了实验过程中生化需氧量与化学需氧量指标的影响因素,最后运用实验结果验证了化学需氧量与生化需氧量之间的相应关系,希望能够为关注该领域的人士提供借鉴,以提升生活废水的治理水平。
关键词:生化需氧量;化学需氧量;重铬酸钾
中图分类号:X131 文献标识码:A 文章编号:2095-672X(2018)03-0123-01
DOI:10.16647/15-1369/X.2018.03.071
Abstract: In the analysis of domestic wastewater, it is often necessary to make a comprehensive analysis of the two indicators of chemical oxygen demand and biochemical oxygen demand. In this paper, the experimental process of COD and BOD are first described. Then the influencing factors of BOD and COD are analyzed. Finally, the experimental results verify the relationship between COD and biochemical requirements The corresponding relationship between the amount of oxygen, hoping to provide reference for people concerned about this area to enhance the level of treatment of domestic wastewater.
Key words: Biochemical oxygen demand; Chemical oxygen demand; Potassium dichromate
化学需氧量和生化需氧量是与生活污水检测相关的重要指标,研究二者的相应关系,有助于提升污水治理的研究技术。
在实验过程中,发现这两项指标会随着实验中各种因素的变动而出现差异,最后都会得到不同的实验结果,影响着两项指标之间的相应关系。
因此对于化学需氧量和生化需氧量相应关系的研究,要先以实验作为切入点,进而在多项操作过后分析到最满意的结果。
1 化学需氧量与生化需氧量相应关系的实验分析
1.1 化学需氧量的实验分析
化学需氧量这一指标主要衡量的是水样中所具有的还原性物质被重铬酸钾氧化的量,而且这一指标能够实现对于水样中有机物含量的科学测量,从而为生活废水的技术研究提供数据参考。
生活废水中化学需氧量的实验应当根据国家规定的标准方法来进行操作,以确保实验结果
能够准确,而且还能保证实验过程中的操作安全性。
可以运用重铬酸盐法的实验原理来测定化学需氧量的数值,运用重铬酸钾作为氧化剂,通过加热来消耗硫酸酸性的介质,等到实验样品冷却后,再根据硫酸亚铁铵溶液的消耗量来计算水样中的化学需氧量数值。
在实验开始后,首先应当先确保污水样品已经混合到均匀状态,再抽取其中的20mL倒进能够回流锥形瓶中,之后添加10mL的重铬酸钾标准溶液和两粒小型的瓷珠,接下来只需要再添加30mL的硫酸-硫酸根溶液,就可以将混合样本缓慢的摇匀,确保混合均匀之后再加热2h20min即可。
加热一段时间后回流锥形瓶内的溶液就会渐渐冷却,冷却与否可以通过观察溶液颜色的方式来进行判断,一般溶液在冷却时就会慢慢地变为红褐色,这时就可以观察刚才的操作过程中一共消耗了多少硝酸亚铁氨标准溶液,并且要及时进行数据的记录[1]。
1.2 生活需氧量的实验分析
为了确保生活需氧量实验的顺利进行,以及最终实验结果的准确性,在本次实验中选取了典型的废水样品作为研究的对象,以便能够通过实验结果来分析出生活废水中的生活需氧量含量,而废水的污染程度同样也影响着废水样本中生活需氧量含量的多少。
在开展实验时,首先要采集一些比较干净的水样,摇匀之后再分别装进四个完全相同的溶解氧瓶里,这里应该先将其中的两瓶用来做平行测定,另外两瓶则应当在20℃的恒温箱中经历培育的过程,时间控制在五天即可。
其次,就是要选取已经遭受了污染的水样,而污染水样中往往具有较多的有机物,因此要进行稀释操作,在其中添加一些空气或氧气,等到污染水样已经被稀释到饱和状态时,就可以在其中添加一些无机营养盐,或是镁、钙一类的物质作为缓冲,促进水样中微生物的萌发生长。
稀释过程需要按照比例来进行,先在量筒中添加800mL已经稀释过的水,再用玻璃棒工具将混合物搅匀,在操作中要避免出现气泡,等到测量好量筒中溶解氧的含量后,就可以将稀释过后的污水样本装进瓶中,等待五天之后再进行实验结果的分析[2]。
2 化学需氧量与生化需氧量的相应关系分析
2.1 实验过程中生化需氧量与化学需氧量分析
由于生化需氧量主要指的是水样中能够被含氧的微生物所分解的有机污染物的含氧量,因此它可以通过比较直观的方式,反映出水样中能够被降解的有机物含量有多少。
一般来说生化需氧量的数值越低越好,因为那代表着进行水样采集的水源中含有的有机污染物不多,而数值越高的时候,往往也代表着该水源地水体中存在着大量的有机污染物,对于生活废水的检测和治理工作来说,生化需氧量的数值高并不是好兆头。
本次实验中对收集的污水水样采取的是接种稀释的方法,在实验过程中的接种、培育环节,以及温度、稀释水质量等因素都会对实验结果产生较大的影响,哪怕其中有一个因素于实验预期不符,都会导致水样中的组成成分出现变化,从而导致实验测定过程的失败,最后测定的结果也不会是正确的数值。
由此,在选择生活废水作为实验接种稀释的水样时,应当按照“生化需氧量=80%×化学需氧量”的公式来估计被测量水样的生化需氧量,如果水样的污染程度不高,也可以直接进行实验测定,无需再进行稀释。
而化学需氧量能够实现对于有机污染物的快速判断,它相比生化需氧量指标的好处就是受水质的限制不大,因此也较多的被用于工业废水以及河流污染的测定过程中,如果最后的实验
结果中,显示化学需氧量的数值较高,也就说明该地区废水中含有较多的有机污染物。
而且,化学需氧量与生化需氧量之间的比例关系,常常会受到被污染水源中有机物组成成分的影响,在用重铬酸钾法进行污水处理的实验时,就可以根据重铬酸钾化学需氧量与第一阶段生化需氧量之间的比例,来考察该地区水体中的有机物能被含氧微生物分解的可能性有多大。
2.2 化学需氧量与生化需氧量的相应关系分析
以上我们分析了化学需氧量和生化需氧量的实验原理和操作步骤,以及两项指标在分析废水污染程度方面的重要参考意义,而两项指标之间的相应关系,还需要借助实验的数据来进行分析说明。
在实验测定的数据表格中,可以看到干净水样中化学需氧量CODCr和生化需氧量BOD5的比值依次为2.69、8.81和13.52,而污水水样中CODCr和BOD5的比值则分别为3.2、2.87和2.78,可以很明显的看出干净水样中,两项指标从比重上来看并没有明显的成规律倍数关系,而污水水样中两项指标的比重相比干净水样来说更趋于稳定,比重的数值都在3上下浮动。
一般来说,生活废水中存在的各种有机物被氧化分解的时间应当在一百天左右,但在这次的实验中只运用了五天的时间,因此污水水样中还会残留一些残留尚未被分解的有机物质,使得实验结果中CODCr的数值比BOD5的数值多出了两倍左右。
实验结果表明,干净水样中的生化需氧量与化学需氧量并不具备倍数的关系,但在生活废水等污染水样中,生化需氧量和化学需氧量之间会存在着3倍左右的倍数浮动,由此可以分析出化学需氧量与生化需氧量之间的相应关系,即从数值上来看,化学需氧量能构成生化需氧量的2.5~3.5倍。
3 结束语
总而言之,在进行生活废水的分析时,要充分认识到生化需氧量与化学需氧量这两项指标在衡量水体污染程度方面的重要作用。
在对生活废水的样本进行分析时,注意运用国家规定的标准测量方法,提升污染水样中的氧化率,以便实现对于污染水样的快速测定与分析。
在分析水样测定结果时,要注意根据化学需氧量与生化需氧量之间的比例关系,科学分析水体中含氧微生物分解有机物的可行性。
参考文献
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[3]中国环境规划院.全国水环境容量核定技术指南[R].北京:中国环境规划院,2003.
[4]车伍,张鵾,赵杨.我国排水防涝及海绵城市建设中若干问题分析[J].建设科技,2015,(01):221.
收稿日期:2018-01-12
作者简介:兰子丽(1987-),女,本科,助理工程师,研究方向为环境监测。