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有机污染综合指标测定(一)

发布时间: 2013-11-29
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一、生化需要量

1、引导问题

生活污水与工业废水中含有的大量各类有机物排入水域后,在水体微生物的作用下分解时消耗大量溶解氧(dissolred oxygen,DO),从而破坏水体中氧的平衡,使水质恶化,因缺氧造成鱼类及其他水生生物死亡,需氧有机物腐败发臭,并放出氨、甲烷、硫化氢等。

生活污水所含有机物主要来源于人类排泄物及生活活动产生的废弃物、动植物残片等,主要成分是碳水化合物、蛋白质与尿素、脂肪。由于尿素分解很快,故在城市污水中很少发现尿素。碳水化合物和蛋白质属于生物降解有机物,对微生物无毒害与抑制作用。食品加工、饮料等工业废水中有机物成分与生活污水基本相同,其他工业废水所含有机物种类繁多。

生化需氧量(biochemical oxygen demand,BOD)代表了可生物降解有机物的数量,在有氧的条件下,在异养菌的作用下,含碳有机物被氧化(或称碳化)为C02、H20,完成此碳化阶段在20℃大约需20天。同时,含氮有机物氨化为NH3,异养菌合成新细胞。然后,在自养菌(亚硝化菌)作用下,NH3氧化为NO2-,在硝化菌的作用下,NO2-被氧化(硝化)为NO3-,完成硝化阶段在20℃时需要100天。

英国夏天河流的最高温度不超过18.3℃,5d是英国国内河流从发源地至入海口所需最长时间,同时考虑到5d内有更多有机物被氧化(生活污水氧化70%,工业废水氧化25%~90%),方法测定结果重现性好,测量误差也较小,同时此过程只包括含碳有机物的氧化,又不致把含氮有机物的硝化过程包括在内。因此,英国开始用BOD5作为水质有机污染指标,以后逐渐被世界各国所采用。

如上所述,一般测定水样BOD5时,硝化作用很不显著或根本不发生硝化作用。但对于生物处理池的出水,因其中含有大量的硝化细菌,因此,在测定BOD5时也包括了部分含氮有机物的需氧量。对于这样的水样,如果我们只需要测定含碳有机物降解的需氧量,可以加入硝化抑制剂,抑制硝化过程。

BOD5间接表示有机物污染的程度,是污水处理中的一项重要参数,用来衡量生化处理过程中的净化效率。

2、方案描述

生化需氧量是指在有氧条件下,微生物分解水中某些可氧化物质,特别是有机物所进行的生物化学过程中消耗DO的量。目前国内外普遍规定(20±1)℃培养5d,测定五日生化需氧量,即BOD5。取水样使其中含足够的DO,将该样品同时分为两份,一份测定当日DO的质量浓度,另一份放入(20±1)℃培养箱内培养五日后再测其DO的质量浓度,二者之差即为BOD5值,以氧的含量(mg/L)表示。

生化需氧量的经典测定方法是稀释接种法。对大多数工业废水或生活污水,因含有较多的有机物,需要稀释后再培养测定,以降低其浓度和保证有充足的溶解氧,生活污水本身含有微生物,不需要接种微生物,对于不含或少含微生物的工业废水,在测定BOD5时应进行接种,以引入能分解废水中有机物的微生物。当废水中存在难以被一般生活污水中的微生物以正常速度降解的有机物或含有剧毒物质时,应将驯化后的微生物引入水样中进行接种。对于污水或工业废水,通常需做三个稀释比。稀释的程度应使培养中所消耗的溶解氧大于2mg/L,而剩余溶解氧在1mg/L以上。在两个或三个稀释比的样品中,凡消耗溶解氧大于2mg/L和剩余溶解氧大于1mg/L时,计算结果时,应取其平均值。若剩余的溶解氧小于1mg/L甚至为零时,应加大稀释比。溶解氧消耗量小于2mg/L,有两种可能,一种是稀释倍数过大,另一种可能是微生物菌种不适应,活性差,或含毒性物质浓度过大,这时可能出现在几个稀释比中,稀释倍数大的消耗溶解氧反而较多。水样稀释倍数超过100倍时,应预先在容量瓶中用水初步稀释后,再取适量进行最后稀释培养。

经过特制的、用于稀释水样的水称为稀释水。为了保证水样稀释后有足够的溶解氧,稀释水通常要通入空气进行曝气(或通人氧气),使稀释水中溶解氧接近饱和,这样才能为五天内微生物氧化分解有机物提供充足的氧。

稀释水中还应加入磷酸盐调节pH6.5~8.5,适合好氧微生物活动的最佳pH值为7.2,加入钙、镁、铁盐等微量营养盐以维持微生物正常的生理活动。

为抑制硝化过程,可在每升稀释水样中加入1mL浓度为500mg/L的丙烯基硫脲(ATU,C4H8N2S)或一定量固定在氯化钠上的2-氯代-6-三氯甲基吡啶(TC-MP),使TC-MP在稀释样品中的浓度大约为0。5mg/L。

本方法适用于测定BOD5大于或等于2mg/L,最大不超过6000mg/L的水样。当水样BOD5大于6000mg/L,会因稀释带来一定的误差。

溶解氧的测定一般选择氧化还原滴定法,利用氧化还原反应来测定物质浓度的方法称为氧化还原滴定法。

由原电池知识,当正、负极电位差有一定值时,原电池发生电极反应,电极电位与氧化还原反应有关。每一电极由同一种元素两种不同价态的物质构成,组成氧化还原电对,电对电位值越低,低价态物质还原性越强,电对电位值越高,高价态物质氧化性越强。

有机污染综合指标测定(一)

有机污染综合指标测定(一)


测定溶解氧的方法称容量分析法,即滴定分析法(titrimetric method),根据标准溶液的消耗量求得化学物的浓度。用来求被测物质质量浓度的溶液称为标准溶液(已知准确浓度的溶液)。滴定终点可根据与指示剂反应生成颜色的变化来判定,也可从电位改变来判定。滴定分析仪器主要有滴定管、容量瓶、移液管及吸量管等。本方法利用碘的还原性和氧化性来求得溶解氧的质量浓度,这种方法称为碘量法,溶解氧测定常采用碘量法及其修正法。

水样中亚硝酸盐氮含量高于O.05mg/L,二价铁低于1mg/L时,用Na2S203滴定水样时,到终点立即返回蓝色,水中可能有亚硝酸盐氧化I-使之又变为I2,加入叠氮化钠使亚硝酸盐转化为氮气释放,修正亚硝酸盐的影响,此法适用于多数污水及生化处理水。水样中二价铁高于1mg/L,二价铁会被空气中的氧氧化,产生干扰,采用高锰酸钾修正法修正。用吸管于液面下加入0.7mL硫酸、1mL 6.3g/L的高锰酸钾溶液、1mL400g/L氟化钾溶液,盖好瓶盖,颠倒混匀,放置10min,如红紫色褪尽,需再加入少许高锰酸钾溶液使5min内紫红色不褪,然后用吸管于液面下加人2%草酸钾溶液,盖好瓶盖,颠倒混合几次,至红色褪尽。生成Fe3+的干扰通过加入氟化钾生成络离子除去。水样有色或有悬浮物,利用硫酸铝钾水解产生的氢氧化铝吸附作用,去除干扰。方法为:于1000mL具塞细口瓶中,用虹吸法注满水样并溢出1/3左右。用吸管于液面下加入100mL硫酸铝钾溶液,加入1~2mL浓氨水,盖好瓶塞,颠倒混匀,放置10min。待沉淀物下沉后,将其上清液虹吸至溶解氧瓶内。含有活性污泥悬浊物的水样,于1000mL具塞细口瓶中,用虹吸法注满水样并溢出1/3左右。用吸管于液面下加入10mL硫酸铜一氨基磺酸抑制剂,盖好瓶塞,颠倒混匀。静置、絮凝沉淀后,吸出清液进行稀释和测定溶解氧。

参考资料:实用水质检验技术


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