化學需氧量(COD)、總有機碳(TOC)已廣泛應用于污廢水工藝處理行業(yè)

水是人類賴以生存的重要物質(zhì)之一， 在經(jīng)濟高速發(fā)展的今天由于人類的生活和生產(chǎn)活動， 將大量未經(jīng)處理的工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)業(yè)回流水及其它廢棄物直接排入環(huán)境水體， 造成水資源污染， 水質(zhì)惡化， 也使人們意識到監(jiān)測水體污染的重要性。水體中除無機污染物外， 更多的是有機污染物， 它們以毒性和使水中溶解氧減少的形式對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響， 危害人體健康。所以有機污染物指標是評價水體污染狀況的極其重要的指標之一， 而化學需氧量(COD)、總有機碳(TOC)則是表征有機物質(zhì)含量的重要指標。

　　本論文主要論述COD、TOC在線分析儀在污水處理過程中的監(jiān)測，并針對其干擾物質(zhì)對測量結果的準確性展開討論。

　　2.影響COD測量的干擾物質(zhì)分析

　　影響COD測量的干擾物質(zhì)較多，例如：亞硝酸鹽、硫化物和亞鐵離子、氯離子、懸浮物等。

　　案例：通過對梅山化工外排口的污廢水COD在線監(jiān)測數(shù)據(jù)與試質(zhì)室國標法分析數(shù)據(jù)長期比對，比對結論是：在線COD值比化驗數(shù)據(jù)低20mg/L左右。

　　分析過程：用不同濃度的質(zhì)控樣(分別為30mg/L、60mg/L、100mg/L)對在線和國標進行檢測。

　　檢測結果：在線分析與國標法分析其檢測比對結果正常，質(zhì)控樣的相對誤差<10%。

　　通過長期對現(xiàn)場工藝的了解得知，影響COD測定值準確的干擾物質(zhì)主要有硫酸亞鐵與次氯酸鈉溶液。具體工藝詳見圖2-1：

　　在槽中加入了硫酸亞鐵溶液，經(jīng)過加標回收試驗證明少量的硫酸亞鐵溶液無法對COD的測量結果產(chǎn)生較大影響。但是，在混凝沉淀池中加入了大量的次氯酸鈉溶液，導致外排口污廢水中含有過量的次氯酸根離子，在常溫下次氯酸根離子不會被分解，但在比色池中次氯酸根離子會受到170℃左右的高溫分解成氯離子。

　　用蒸餾水配制了氯離子濃度為10000mg/L的COD標準溶液，分別用CODmax和國標法測定其COD回收率。

　　通過測定結果可以看出：CODmax測定氯離子的干擾非常小，相對誤差<10%;國標法測定高氯離子水樣COD時，由于氯離子濃度較高、絡合物硫酸汞濃度較低，無法將樣品中的氯離子*反應，過剩的氯離子會與過量的氧化劑反應，使得分析誤差較大(測定結果偏高)。

　　3.影響TOC測量的干擾物質(zhì)分析

　　案例：通過對梅山化工外排口的污廢水TOC、COD在線監(jiān)測數(shù)據(jù)長期比對發(fā)現(xiàn)，在COD監(jiān)測數(shù)據(jù)小于60mg/L的同時，TOC監(jiān)測數(shù)據(jù)始終在150mg/L以上，根據(jù)兩者穩(wěn)定下來的關系及排除了COD監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性后，分析TOC測量數(shù)據(jù)有問題。

　　分析過程、結論：使用質(zhì)控樣(分別為20mg/L、50mg/L、60mg/L、100mg/L)對TOC在線分析儀進行數(shù)據(jù)比對。TOC在線分析儀在測量質(zhì)控樣時，測量結果準確，相對誤差均在允許范圍內(nèi)。

　　根據(jù)對工藝的了解，對每個污水池進行采集水樣，進行數(shù)據(jù)分析。直到測至缺氧池A3(后置反硝化)，數(shù)據(jù)突然變高。分析排口的TOC濃度偏高的原因是：工藝上加入了乙酸鈉和甲醇。

　　乙酸鈉、甲醇的作用：細菌分為有機營養(yǎng)型(異養(yǎng)型)和無機營養(yǎng)型(自養(yǎng)型)兩類。有機營養(yǎng)型細菌以含碳有機物為營養(yǎng)，如淀粉、纖維素、糖類、有機酸、蛋白質(zhì)、醇類、烴類等。較復雜的有機物則需先分解為簡單有機物才能被細菌利用。無機營養(yǎng)型細菌以無機碳為碳源，如二氧化碳、碳酸鹽。

　　取一份排口的樣品(TOC值180mg/L)、稀鹽酸各500mL，混合均勻后，TOC監(jiān)測數(shù)據(jù)立刻將至20mg/L。

　　綜上所述：給細菌作為營養(yǎng)源的乙酸鈉、甲醇，在長期過程中已被慢慢地氧化成無機物(例如：碳酸鈉)。由于，TOC在線分析儀采用的是直接法，所以稀鹽酸(PH值等于2)無法將樣品中的無機碳*反應，導致測量數(shù)據(jù)偏高。

　　解決辦法：降低稀鹽酸的PH值，這樣可以將樣品中的無機碳源*消耗。不利因素：稀鹽酸PH值過低，對設備也存在損壞。

　　4. COD、TOC相互關聯(lián)性

　　4.1 標準樣品COD與TOC的相互關系

　　以“鄰苯二甲酸氫鉀溶液”為例，在1200攝氏度的高溫條件下在發(fā)生的化學反應方程式：

　　KHC8H4O4+7.25O2=8CO2+2.5H2O+by products

　　根據(jù)方程式可以從理論上推倒得出：COD=2.42TOC。

　　使用鄰苯二甲酸氫鉀配制濃度為1000mg/L的COD標準溶液，將其分別稀釋三種不同低濃度的標準溶液(分別為30mg/L、40mg/L、50mg/L)，分別測定COD和TOC值。通過測定結果分析：COD與TOC具有良好的線性關系。采用小二乘法進行回歸分析，得到標準樣品的回歸方程：COD=2.64TOC+0.3(11　　4.2 實際水樣COD與TOC的相互關系

　　在化工廢水中采取一定的技術手段，如果解決了實際水樣中的氯離子、硫化物、亞鐵離子、懸浮物等對COD測量值的影響與廢水中懸浮物、共存離子、高含量無機碳、高堿高鹽等對TOC測量值的影響。就可以采集化工污水，長期對其COD和TOC值進行測定，分析測定結果，建立數(shù)學模型，找出其中的關聯(lián)性，它們始終存在著這樣的關系：Y=aX+b。

　　然而，針對梅化工此類的污廢水由于其中的干擾物質(zhì)太多(氯離子、高含量無機碳等)，對尋找其中的關聯(lián)性比較困難。

　　5.結論

　　為保證COD、TOC在線分析儀運行維護的質(zhì)量，必須對設備本身進行分析研究，還需了解工藝，制定出有效的控制方法。作為干擾物質(zhì)對設備本身的影響是測量能否準確的重中之重，只有充分的了解工藝、了解水質(zhì)，并掌握COD與TOC之間的關聯(lián)性，才能保證設備正常運轉。